PSU ไบโอดีเซล 61: อิทธิพลของอุณหภูมิและเวลาในการทำปฏิกิริยา

อิทธิพลของอุณหภูมิและเวลาในการทำปฏิกิริยา

อุณหภูมิมีอิทธิพลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาตามสมการอาร์เรเนียส ดังนั้นเราจะพบผลการวิจัยที่คล้าย ๆกันว่า อุณหภูมิที่สูงกว่าและใกล้จุดเดือดของแอลกอฮอล์ที่ใช้ทำปฏิกิริยา จะทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเอสเตอริฟิเคชันเร็วขึ้น

อย่างไรก็ตามในกรณีที่เราทำปฏิกิริยาเอสเตอริฟิเคชันในสารป้อนที่มีไตรกลีเซอไรด์ ร่วมด้วยนั้น มีคำถามเกิดขึ้นว่า ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสในสภาวะกรดเกิดขึ้นได้เร็วตามอุณหภูมิที่สูงขึ้นเช่นกัน และเมื่อร้อยละการเปลี่ยนของกรดไขมันอิสระดำเนินไปมากแล้ว จำนวนความเข้มข้นของกรดไขมันอิสระจะน้อยลง ในขณะที่ความเข้มข้นของน้ำจะมากขึ้น แม้ว่าค่าคงตัว K₁ จะมีค่าสูงกว่า K₂ แต่ก็จะมีจุดสมดุลหนึ่งที่ค่ากรดไขมันอิสระไม่ลดลง (ดูสมการข้างล่างนี้ประกอบ) แต่สัดส่วนของ K₁/K₂ ที่แปรตามอุณหภูมินั้นจะเพิ่มขึ้นหรือลดลง? ซึ่งยังไม่มีคำตอบที่แน่ชัดในขณะนี้

นอกจากนี้ น้ำยังสามารถทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสกับ ไตร-ได- และโมโนกลีเซอไรด์ได้อีก ดังนั้นความชัดเจนของอิทธิพลของอุณหภูมิต่อการผลิตไบโอดีเซลจึงอยู่ในระดับหนึ่งเท่านั้น

นอกเหนือจากอิทธิพลเชิงจลนพลศาสตร์ อุณหภูมิยังมีอิทธิพลเชิงกายภาพต่อระบบอีกด้วย เพราะเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นความหนืดของน้ำมันจะลดลง การละลายระหว่างแอลกอฮอล์และน้ำมันจะดีขึ้น การกระจายตัวของตัวเร่งปฏิกิริยาในสองเฟสจะเปลี่ยนไป แต่ผลการทดลองส่วนใหญ่จะรวมเอาอิทธิพลนี้เข้าไปในอิทธิพลเชิงจลนพลศาสตร์

การกำหนดเวลาในการดำเนินการหรือการผลิต จะพิจารณาร้อยละการเปลี่ยนที่ได้รับ หรือจากอัตราการเปลี่ยนที่ลดต่ำลง โดยปกติอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะสูงมากในช่วงต้นและลดลงตามเวลาที่ผ่านไป ซึ่งเป็นไปตามกฎอัตราการเกิดปฏิกิริยา ซึ่งต้องนำเอาปฏิกิริยาผันกลับที่สูงขึ้นตามเวลามาพิจารณาด้วย

วิธีการที่เราจะลดเวลาในการทำปฏิกิริยาหรือเวลาการผลิตให้ต่ำลง คือ เราต้องไปทำให้สมดุลของระบบเปลี่ยนไป เช่นเปลี่ยนอุณหภูมิ หรือ เปลี่ยนความเข้มข้นของสารเข้าทำปฏิกิริยาหรือสารผลผลิต เช่น ในกระบวนการเอสเตอริฟิเคชันนั้น เราควรแยกน้ำออกจากระบบ แล้วจึงทำปฏิกิริยาเอสเตอริฟิเคชันต่อ

แต่การกระทำเช่นนี้ เสียทั้งเวลาและมีค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงควรกระทำเมื่อสรุปแล้วว่าวิธีการนี้คุ้มค่า หรือจำเป็นที่ต้องดำเนินการมิฉะนั้นแล้ว เราจะไม่ได้ผลผลิตที่มีคุณลักษณะที่เราต้องการ

ผม..เอง