TÜKETİCİ ÖLÇEKLİ BİYODİZEL ÜRETİM
SİSTEMİ
Biyodizel üretiminin çeşitli metodları olmakla birlikte günümüzde
en yaygın olarak kullanılan yöntem transesterifikasyon yöntemidir
(Şekil 1). Transesterifikasyon; yağ asitlerinin (bitkisel yağlar,
evsel atık yağlar, hayvansal yağlar) bazik bir katalizör eşliğinde
alkol (metanol,etanol vb.) ile esterleşme reaksiyonudur.
Bu yöntem ile biyodizel üretiminde aşağıdaki
işlem basamakları takip edilmektedir.
1. Alkol ve katalizörün karıştırılması:
Katalizör tipik olarak sodyum hidroksit (kostik soda) veya
potasyum hidroksittir. Katalizör standart bir karıştırıcı
ve mikser kullanılarak alkol içerisinde çözülür.
2. Reaksiyon:
Alkol/katalizör karışımı kapalı reaksiyon kabı içerisine doldurulur
ve bitkisel veya hayvansal yağ ilave edilir. Daha sonra alkol
kaybını önlemek amacıyla sistem tamamen atmosfere kapatılır.
Reaksiyon karışımı, reaksiyonu hızlandırmak amacıyla belli
bir sıcaklıkta tutulur ve reaksiyon gerçekleşir. Önerilen
reaksiyon süresi 1 ile 8 saat arasında değişmektedir ve bazı
sistemler reaksiyonun oda sıcaklığında olmasını gerektirir.
Hayvansal veya bitkisel yağların kendi esterlerine tamamen
dönüştürülmesinden emin olunmasını sağlamak için normal olarak
fazla alkol kullanılır.
Beslemedeki hayvansal veya bitkisel yağların
içerisindeki su ve serbest yağ asitlerinin miktarının izlenmesi
konusunda dikkatli olunmalıdır. Serbest yağ asiti veya su
seviyesinin yüksek olması sabun oluşumu ve gliserin yan ürününün
alt akım olarak ayrılması problemlerine neden olabilir.
3. Ayırma :
Reaksiyon tamamlandıktan sonra iki ana ürün gliserin ve biyodizeldir.
Her biri reaksiyonda kullanılan miktardan arta kalan önemli
miktarda metanol içerir. Gerek görülürse bazen reaksiyon karışımı
bu basamakta nötralize edilir. Gliserin fazının yoğunluğu,
biyodizel fazınınkinden çok daha fazla olduğundan bu iki faz
gravite ile ayırılabilir ve gliserin fazı çöktürme kabının
dibinden kolayca çekilebilir. Bazı durumlarda bu iki malzemeyi
daha hızlı ayırmak amacıyla santrifüj kullanılır.
4. Alkolün uzaklaştırılması:
Gliserin ve biyodizel fazları ayrıldıktan sonra her bir fazdaki
fazla alkol bir flaş buharlaştırma veya distilasyon prosesi
ile uzaklaştırılır. Diğer sistemlerde, önce alkol uzaklaştırılır
ve sonra reaksiyon karışımı nötralize edilir ve gliserin ve
ester fazları ayırılır. Her iki durumda da alkol distilasyon
donanımı kullanılarak geri kazanılır ve tekrar kullanılır.
Geri kazanılan alkol akımı içerisinde hiç su birikimi olmadığından
emin olunmalıdır.
5. Gliserin Nötralizasyonu:
Gliserin yan ürünü, kullanılmamış katalizör ve bir asit ile
nötralize edilmiş sabunlar içerir ve ham gliserin olarak depolanmak
üzere depolamaya gönderilir. Bazı durumlarda bu fazın geri
kazanılması sırasında oluşan tuz, gübre olarak kullanılmak
üzere geri kazanılır. Pek çok durumda tuz gliserin içerisinde
bırakılır. Su ve alkol, ham gliserin olarak satışa hazır olan
% 80-88 saflıkta gliserin elde etmek amacıyla uzaklaştırılır.
Daha sofistike işlemlerde gliserin %99 veya daha yüksek saflığa
kadar distillenir ve kozmetik ve ilaç sektörüne satılır.
6. Metil ester yıkama işlemi :
Gliserinden ayırıldıktan sonra biyodizel bazen kalıntı katalizör
ve sabunları uzaklaştırmak amacıyla ılık suyla yavaşça yıkanır,
suyu uzaklaştırılır ve depolamaya gönderilir. Bazı proseslerde
bu basamak gereksizdir. Bu normal olarak, açık amber-sarı
renkte, petrodizele yakın viskoziteli bir sıvı veren üretim
prosesinin sonudur. Bazı sistemlerde de biyodizel distillenir
ve renksiz bir biyodizel üretmek amacıyla küçük miktarlardaki
renkli cisimleri uzaklaştırmak için ilave bir basamak daha
yer alır.
100 Litre/Parti Ölçekli Biyodizel Üretim
Sistemi
Bu bölümde örnek olarak 100 litre/parti üretim
kapasitesine sahip kesikli-küçük ölçekli biyodizel üretim
tesisine ait teknik bilgiler, ürün kaliteleri ve standartları,
yan ürün değerlendirme imkanları ve yatırım fizibilitesi detaylı
olarak açıklanmıştır.
Üreticiler kendi dizel yakıt ihtiyaçlarını karşılayabilmek
için biyodizel üretim ünitesini yurt dışından komple satın
alabilirler veya yerli sanayi imkanları ile imal ettirebilirler.
Ayrıca, küçük ölçekli üretim proses şemasındaki elemanlara
ilave olarak metanol ve katalizör tekneleri, biyodizel kalitesini
test edebilmek için laboratuvar malzemeleri gibi ek donanımlara
da ihtiyaç duyulmaktadır.
Biyodizel Üretim Prosesi Blok Şeması
100 litre/parti kapasiteli biyodizel üretimine ait biyodizel
üretim proses şeması Şekil 4'de gösterildiği gibidir.
100 litre/parti Kapasiteli Biyodizel Üretim
Tesisi İçin Üretim ve
Depolama Üniteleri
" Yağ çıkarma makinası
Çiftçi kendi dizel yakıt ihtiyacını 100 litre/parti kapasiteli
biyodizel üretim tesisinden karşılamak isterse 10-15 litre/saat
kapasitesinde olan bir adet mini yağ çıkarma makinası satın
almalıdır. Biyodizel üretim miktarına bağlı olarak çeşitli
kapasitelerde mini yağ çıkarma makinaları piyasadan temin
edilebilir. Yağlı tohum bitkisinden yağ eldesi sırasında yan
ürün olarak elde edilen küspe için özel depolama ünitesine
gerek yoktur.
" Ham Yağ Depolama Tankı
Üreticinin 3 günlük ham yağ ihtiyacının stoklanması
amacıyla kullanılan ham yağ depolama tankı 300 litre kapsitesinde
olmalıdır. Bu amaçla piyasada çok ucuza temin edilebilecek
madeni yağ varilleri kullanılabilir.
" Atık Yağ Depolama Tankı
Ham yağ depolama tankına ilaveten aynı
özelliklere sahip (150 litrelik) iki adet madeni yağ varili
kullanılabilir. Atık yağlar bünyesinde su barındırdığından
su bileşeninin uzaklaştırılması gerekmektedir. Bu amaçla atık
yağ depolama tankları yerel imkanlarla (odun, tezek, üretilen
biyodizel gibi kaynaklar kullanılarak) 100 ºC nin üstünde
belli bir süre ısıtılmalıdır.
| Proses Akım Şeması |
 |
1. YAĞ ÇIKARMA
MAKİNASI
2. BİTKİSEL ve ATIK YAĞ DEPOLAMA TANKLARI
3. FİLTRE
4. REAKTÖR & AYRIŞTIRMA TANKI
|
5. FİLTRE
6. GLİSERİN DEPOLAMA TANKI
7. BİYODİZEL YIKAMA ÜNİTESİ
8. BİYODİZEL DEPOLAMA TANKI
9. RÖGAR |
" Filtre
Reaktör & Ayrıştırma tankına alınacak ham veya atık yağın
içersindeki katı atıkların tutulması için belirli teknik özelliklerde
olan filtre kullanılmalıdır. Aynı şekilde biyodizel yıkama
tankına alınan biyodizel de 5 mikronluk filtreler kullanılarak
filtrelenmelidir.
" Reaktör & Ayrıştırma Tankı
Reaktör & Ayrıştırma tankı 150 litre
kapasiteli paslanmaz çelikten silindirik olacak şekilde imal
edilmiş, ısıtıcılı ve karıştırıcılı bir tank olup bunun alt
kısmı gliserin kazanımı için konikleştirilmiş olmalıdır. Ayrıca
bu tank çift cidarlı ve ısı yalıtımlı olarak dizayn edilmelidir.
" Gliserin Depolama Tankı
100 litre/parti kapasiteli biyodizel üretim
tesisinde yan ürün olarak ortaya çıkacak gliserinin depolanması
ve pazarlanması için 18 günlük üretime karşılık gelen 180
litre gliserini depolayabilecek depolama tankı temin edilmelidir.
Bu amaçla 150 litre kapasiteli iki adet madeni yağ varili
kullanılabilir.
" Biyodizel Yıkama Tankı
Reaktör & Ayrıştırma tankında belli bir
sürede ve sıcaklıkta karıştırılan bileşik yine belli bir süre
dinlendirilerek gliserin ve biodizelin ayrıştırılması sağlanır.
Gliserin, gliserin depolama tankına alındıktan sonra biyodizel
biyodizel yıkama tankına alınır. Bu tank paslanmaz çelikten
ince-uzun olacak şekilde ve duşlu mekanizmalı olarak imal
edilmelidir.
100 litre/parti kapasiteli biyodizel üretim
tesisindeki biyodizel yıkama tankı kapasitesi su hacmi ve
ölü hacim dikkate alındığında 180 litre olmalıdır.
" Biyodizel Depolama Tankı
Biyodizel temiz, kuru, karanlık bir
ortamda depolanmalı, aşırı sıcaktan kaçınılmalıdır. Depo tankı
malzemesi olarak yumuşak çelik, paslanmaz çelik, florlanmış
polietilen ve florlanmış polipropilen seçilebilir. Üretici
1 ayda ürettiği biyodizeli depolayabilmek için 3 m3 hacminde
bir depolama tankı imal ettirmelidir.
|