ডিস্ক সেন্ট্রিফিউজ ব্যবহার করে বায়োডিজেল থেকে সাবান এবং ইমালসন অপসারণের সর্বোত্তম উপায় কী?

সাবান এবং ইমালসন: বায়োডিজেল পরিশোধনে মূল বাধা

শিল্প বায়োডিজেল উৎপাদনে, ট্রান্সস্টারিফিকেশন প্রতিক্রিয়া সরাসরি বিশুদ্ধ বায়োডিজেল দেয় না। পরিবর্তে, আউটপুট হল একটি জটিল মিশ্রণ যাতে একাধিক অমেধ্য রয়েছে। এর মধ্যে, সাবান এবং ইমালশন দুটি পরিচালনা করা সবচেয়ে কঠিন এবং চূড়ান্ত পণ্যের গুণমানের উপর সর্বাধিক প্রভাব ফেলে।

ট্রান্সেস্টারিফিকেশন প্রক্রিয়া চলাকালীন, অ্যালকোহল, অনুঘটক, ফ্রি গ্লিসারল, ফ্রি ফ্যাটি অ্যাসিড (এফএফএ), জল, ধাতু, সাবান এবং অসম্পূর্ণভাবে বিক্রিয়া করা গ্লিসারাইডের মতো অমেধ্যগুলি উপজাত হিসাবে তৈরি হয়। সাবান তৈরি হয় যখন ক্ষারীয় অনুঘটক (NaOH বা KOH) স্যাপোনিফিকেশনের মাধ্যমে ফিডস্টকে মুক্ত ফ্যাটি অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে, ফ্যাটি অ্যাসিড লবণ তৈরি করে। সাবান সাধারণত জলের পর্যায়ে উপস্থিত থাকে, যা একটি ক্ষারীয় অনুঘটকের উপস্থিতিতে তেল এবং জলের মিথস্ক্রিয়া দ্বারা গঠিত হয়।

ইমালসনের সমস্যাটি যথেষ্ট জটিল। ডিটারজেন্ট, সাবান এবং অন্যান্য পৃষ্ঠ-সক্রিয় এজেন্টের উপস্থিতি ইমালসন গঠনের মূল কারণ এবং এই জাতীয় রাসায়নিকভাবে বন্ধনযুক্ত ইমালসনগুলি প্রচলিত মাধ্যাকর্ষণ নিষ্পত্তি পদ্ধতি ব্যবহার করে আলাদা করা অত্যন্ত কঠিন। একবার একটি স্থিতিশীল ইমালসন তৈরি হয়ে গেলে, বায়োডিজেল এবং জল বা গ্লিসারল পর্বের মধ্যে ইন্টারফেস অদৃশ্য হয়ে যায়। প্রচলিত সেটলিং ট্যাঙ্কগুলি এই কাঠামো ভাঙতে পারে না, যার ফলে বর্জ্য জলের পর্যায়ে উল্লেখযোগ্য বায়োডিজেল ক্ষতি হয় এবং পণ্যের ফলন এবং বিশুদ্ধতা মারাত্মকভাবে প্রভাবিত হয়।

একটি ডিস্ক সেন্ট্রিফিউজে ইমালসন ব্রেকিং এবং সাবান অপসারণের প্রক্রিয়া

কারণ ক বায়োডিজেল ডিস্ক সেন্ট্রিফিউজ কার্যকরভাবে সাবান পরিচালনা করতে পারে এবং ইমালসনগুলি অতি-উচ্চ কেন্দ্রাতিগ বল ক্ষেত্রে এটি তৈরি করে।

একটি ইন্ডাস্ট্রিয়াল ডিস্ক স্ট্যাক সেন্ট্রিফিউজ প্রায় 7,000 RPM এ 8,000 Gs পর্যন্ত সেন্ট্রিফিউগাল ফোর্স তৈরি করতে পারে। এই কেন্দ্রাতিগ শক্তির অধীনে, ঘন গ্লিসারলকে ভারী-ফেজ আউটলেটে বাইরের দিকে বাধ্য করা হয়, যখন হালকা বায়োডিজেল একটি পৃথক আউটলেটের মাধ্যমে অবিচ্ছিন্নভাবে বেরিয়ে যায়। এই শক্তিশালী যান্ত্রিক বল ক্ষেত্রটি ইমালসন ভাঙ্গার জন্য শারীরিক ভিত্তি।

কেন্দ্রাতিগ শক্তি ইমালশনের মধ্যে সূক্ষ্ম স্থগিত কঠিন কণার ফ্লোকুলেশনকে চালিত করে — এটি সঠিকভাবে এই কণাগুলি যা ইমালসন কাঠামোর স্থিতিশীলতা বজায় রাখে। একবার এই কঠিন কণাগুলি সরানো হলে, ইমালসন ভেঙে যায় এবং দুটি তরল পর্যায় সফলভাবে পৃথক হয়। এই প্রক্রিয়াটি দুটি পর্যায়ে ঘটে: প্রথমটি হল সমন্বিততা, যেখানে কেন্দ্রাতিগ শক্তির কারণে জল বা গ্লিসারলের বিচ্ছুরিত মাইক্রোড্রপলেটগুলি সংঘর্ষ করে এবং বড় ফোঁটায় মিশে যায়; দ্বিতীয়টি হল ফ্লোকুলেশন, যেখানে টেকসই কেন্দ্রাতিগ বল ক্ষেত্র কলয়েডাল কণাগুলিকে ক্লাস্টারে একত্রিত করে যা ক্রমাগত পর্যায় থেকে বেরিয়ে আসে।

একটি উচ্চ-গতির ডিস্ক স্ট্যাক সেন্ট্রিফিউজ দ্বারা উত্পন্ন অতি-উচ্চ কেন্দ্রাতিগ শক্তি — 7,000 Gs-এর বেশি — সাধারণত ইমালসনকে স্থিতিশীল করে এমন সূক্ষ্ম কণাগুলি বের করার জন্য যথেষ্ট। একবার এই কণাগুলি সরানো হলে, ইমালসনটি ভেঙে যায় এবং তেল এবং জলের পর্যায়গুলি পৃথকীকরণ অর্জন করে।

সাবান অপসারণের জন্য, বায়োডিজেল ডিস্ক সেন্ট্রিফিউজও ঘনত্বের পার্থক্য নীতির উপর নির্ভর করে। বায়োডিজেল এবং গ্লিসারল পর্যায়ের মধ্যে সাবানের ঘনত্ব রয়েছে। ডিস্ক স্ট্যাক দ্বারা উত্পন্ন তীব্র কেন্দ্রাতিগ বল ক্ষেত্রের মধ্যে, সাবান জলের ফেজ এবং গ্লিসারল পর্যায়ের সাথে বাইরের দিকে স্থির হয়, ভারী-ফেজ আউটলেটের মধ্য দিয়ে প্রস্থান করে এবং বায়োডিজেল থেকে পরিষ্কার বিচ্ছিন্নতা অর্জন করে। উদ্ভিজ্জ তেল পরিশোধনকারীরা সাধারণত KOH বা NaOH যোগ করে বিনামূল্যে ফ্যাটি অ্যাসিডকে স্যাপোনিফিকেশনের মাধ্যমে সাবানে রূপান্তর করে এবং তারপর একটি সেন্ট্রিফিউজ ব্যবহার করে সাবান সরিয়ে দেয়।

তিন-পর্যায় বিচ্ছেদ: একাধিক দূষক একযোগে অপসারণ

শিল্প উৎপাদনে, একটি বায়োডিজেল ডিস্ক সেন্ট্রিফিউজ সাধারণত তিন-ফেজ বিচ্ছেদ মোডে কাজ করে, একই সাথে একক অপারেশন ধাপে সাবান, ইমালশন, গ্লিসারল এবং কঠিন কণা পরিচালনা করে।

একটি থ্রি-ফেজ ডিস্ক স্ট্যাক সেন্ট্রিফিউজ একই সাথে তিনটি পৃথক আউটলেটের মাধ্যমে বায়োডিজেল (হালকা ফেজ), জল বা গ্লিসারল (ভারী ফেজ) এবং কঠিন পদার্থ নির্গত করে। সলিড স্বয়ংক্রিয়ভাবে স্লাজ পোর্টের মাধ্যমে মাঝে মাঝে নিঃসৃত হয়। এই নকশাটি সম্পূর্ণ পরিশোধন প্রক্রিয়াটিকে অত্যন্ত সংহত করে তোলে এবং প্রয়োজনীয় প্রক্রিয়াকরণ পদক্ষেপের সংখ্যা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে।

শিল্প সেন্ট্রিফিউজ একই সাথে ফিল্টারের প্রয়োজন ছাড়াই সূক্ষ্ম কঠিন জমা আলাদা করতে পারে, যা আটকে যাওয়ার প্রবণতা রয়েছে। সেন্ট্রিফিউজ উপস্থিত যেকোন ইমালসনকে ভেঙ্গে ফেলে এবং ধোয়ার জল সরিয়ে দেয়, অবশেষে 100% পরিষ্কার বায়োডিজেল তৈরি করে।

কী অপারেটিং প্যারামিটার যা সাবান অপসারণ এবং ইমালসন ব্রেকিং পারফরম্যান্সকে প্রভাবিত করে

বায়োডিজেল ডিস্ক সেন্ট্রিফিউজের সাবান অপসারণ এবং ইমালসন ব্রেকিং কর্মক্ষমতা অপারেটিং পরামিতিগুলির সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণের উপর অত্যন্ত নির্ভরশীল। চারটি প্রাথমিক মাত্রা নিম্নরূপ।

ঘূর্ণন গতি (RPM)

উচ্চ ঘূর্ণন গতি সবসময় ভাল হয় না. যখন গতি অত্যধিক হয় — উদাহরণস্বরূপ, 2,100 থেকে 2,400 RPM-এর পরিসরে — তীব্র যান্ত্রিক শিয়ার ফোর্স বায়োডিজেল এবং গ্লিসারলকে সমানভাবে বিচ্ছুরিত সূক্ষ্ম ফোঁটাগুলিতে বিভক্ত করে, বিপরীতভাবে একটি স্থিতিশীল ইমালসন তৈরি করে এবং বিচ্ছেদ কার্যকারিতা হ্রাস করে। অপারেটরদের তাই সর্বোত্তম RPM পরিসর খুঁজে বের করতে হবে যেখানে কেন্দ্রাতিগ শক্তি নতুন ইমালসিফিকেশন সমস্যা প্রবর্তন না করেই ইমালসন ভাঙ্গার জন্য যথেষ্ট।

তাপমাত্রা

তাপমাত্রা is the most critical fluid property affecting emulsion separation. Higher temperatures reduce the viscosity of both the biodiesel and water phases, lower interfacial tension between droplets, and facilitate the coalescence of small droplets into larger ones that can more readily separate under centrifugal force. It is generally recommended that feed material be preheated to 55–65°C before entering the centrifuge.

প্রবাহ হার

নিম্ন প্রবাহের হার ইমালসিফিকেশনের সম্ভাবনা কমায় এবং বায়োডিজেল থেকে গ্লিসারল বিচ্ছিন্নতা বাড়ায়। যাইহোক, একবার প্রবাহের হার একটি নির্দিষ্ট থ্রেশহোল্ড অতিক্রম করলে, বাসস্থানের সময় হ্রাস এবং বাটির মধ্যে বর্ধিত অশান্তি ফেজ স্তরবিন্যাসকে দুর্বল করবে এবং বিচ্ছেদের কার্যকারিতা হ্রাস পাবে।

গ্র্যাভিটি ডিস্ক নির্বাচন

মাধ্যাকর্ষণ ডিস্কের অভ্যন্তরীণ ব্যাস বাটির অভ্যন্তরে তরল-তরল ইন্টারফেসের অবস্থান নির্ধারণ করে এবং দুই-ফেজ বিচ্ছেদ নির্ভুলতা নিয়ন্ত্রণের জন্য মূল যান্ত্রিক পরামিতি। বায়োডিজেল থেকে জলের পর্যায়ের ঘনত্বের অনুপাতের উপর ভিত্তি করে উপযুক্ত অভ্যন্তরীণ ব্যাসের সাথে একটি মাধ্যাকর্ষণ চাকতি নির্বাচন করা নিশ্চিত করে যে সাবান এবং ইমালসিফাইড ফেজ নির্ভরযোগ্যভাবে ভারী-ফেজ আউটলেটে নির্দেশিত হয়েছে, হালকা-ফেজ পণ্যের ভারী-ফেজ দূষণ প্রতিরোধ করে। প্রকৃত ক্রিয়াকলাপে, প্রবাহের হার, পিছনের চাপ, তাপমাত্রা এবং মাধ্যাকর্ষণ ডিস্ক নির্বাচন হল ইমালসন বিভাজনের জন্য চারটি মূল নিয়ন্ত্রণ ভেরিয়েবল।

ওয়াটার ওয়াশ এবং ডিস্ক সেন্ট্রিফিউজ: একটি সিনারজিস্টিক বিশুদ্ধকরণ প্রক্রিয়া

ফিডস্টক হিসাবে বর্জ্য উদ্ভিজ্জ তেল (WVO) বা পশুর চর্বি ব্যবহার করে উৎপাদন লাইনে, বায়োডিজেলকে অবশ্যই একটি জল ধোয়ার পদক্ষেপ নিতে হবে যাতে অবশিষ্ট অমেধ্যগুলি আরও অপসারণ করা যায় এবং পণ্যটিকে ASTM বিশুদ্ধতার স্তরে নিয়ে আসে। এই পর্যায়ে, একটি ডিস্ক সেন্ট্রিফিউজ বায়োডিজেল থেকে ধোয়ার জল আলাদা করার জন্য সর্বোত্তম সরঞ্জাম।

ওয়াটার ওয়াশ স্টেপটি প্রচুর পরিমাণে ওয়াশ ওয়াটার প্রবর্তন করে, যা নিজেই সহজেই নতুন ইমালসন তৈরি করতে পারে। জল ধোয়ার সময়, সাবান, অবশিষ্ট মিথানল, মুক্ত গ্লিসারল এবং অনুঘটক অপসারণের জন্য পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে মেশানো প্রয়োজন, তবে বায়োডিজেল এবং জলের মধ্যে ইমালসন তৈরি না করার জন্য মিশ্রণের তীব্রতাও নিয়ন্ত্রণ করতে হবে। ধোয়ার পরে, মিশ্র তরল সরাসরি বায়োডিজেল ডিস্ক সেন্ট্রিফিউজে প্রবেশ করে, যেখানে উচ্চ জি-ফোর্স ওয়াশ ওয়াটার ফেজকে সম্পূর্ণরূপে আলাদা করে — সাবান এবং অন্যান্য জলে দ্রবণীয় দূষক — বায়োডিজেল থেকে।

চূড়ান্ত বায়োডিজেল পণ্যের জন্য, ASTM D6751 এবং EN 14214 উভয় মানই 500 পিপিএম-এর বেশি জলের পরিমাণ নির্দিষ্ট করে না। যেহেতু বায়োডিজেলে পানির দ্রবণীয়তা প্রায় 1,500 পিপিএম, তাই ডাউনস্ট্রিম শুকানোর শক্তি খরচ কমাতে এবং সমাপ্ত পণ্যে জল-সম্পর্কিত দূষণ কমানোর জন্য দক্ষ জল পর্যায় পৃথকীকরণ গুরুত্বপূর্ণ।

সূক্ষ্ম ব্যাখ্যা: চূড়ান্ত পণ্যের গুণমান নিশ্চিত করা

প্রাথমিক বিচ্ছেদ এবং জল ধোয়ার পর্যায়গুলির পরে, বায়োডিজেলের জন্য এখনও একটি সূক্ষ্ম স্পষ্টীকরণ পদক্ষেপ প্রয়োজন। এই পর্যায়ে, শুকনো বায়োডিজেল একটি ডিস্ক বিভাজকের মাধ্যমে অতিরিক্ত পরিষ্কার বা পলিশিং করা হয়, অবশিষ্ট চিহ্নগুলি অপসারণ করে এবং পণ্যের গুণমানকে আরও উন্নত করে।

যখন পাম তেল বা সয়াবিন তেল ফিডস্টক হিসাবে ব্যবহার করা হয়, তখন স্টেরল গ্লুকোসাইডগুলি বায়োডিজেলের মধ্যে ক্ষরণ করতে পারে, যা উত্পাদন ব্যবস্থার উপর ঘন ঘন এবং ব্যয়বহুল রক্ষণাবেক্ষণের বোঝা চাপিয়ে দেয়। একটি ডিস্ক বিভাজক দক্ষতার সাথে এই প্রস্রাবগুলি অপসারণ করতে পারে, প্রক্রিয়ার ত্রুটি এবং অপরিকল্পিত ডাউনটাইমের ঝুঁকি হ্রাস করে।

ঐতিহ্যগত পদ্ধতির উপর ব্যাপক সুবিধা

মাধ্যাকর্ষণ নিষ্পত্তির তুলনায়, একটি বায়োডিজেল ডিস্ক সেন্ট্রিফিউজ নিম্নলিখিত মূল সুবিধাগুলি সরবরাহ করে:

• সর্বনিম্ন অপারেটিং খরচ সঙ্গে ক্রমাগত অপারেশন — মাধ্যাকর্ষণ ট্যাঙ্কের জন্য প্রয়োজনীয় বহু-ঘণ্টা নিষ্পত্তির সময়সীমা দূর করে।
• সর্বাধিক বায়োডিজেল পুনরুদ্ধার — যান্ত্রিক বিচ্ছেদ মিশ্রণ থেকে সম্ভাব্য সর্বাধিক পরিমাণে বায়োডিজেল বের করে, বর্জ্য পর্যায়ে পণ্যের ক্ষতি হ্রাস করে।
• সূক্ষ্ম কঠিন কণার যুগপত বিচ্ছেদ — কোনো অতিরিক্ত পরিস্রাবণ সরঞ্জামের প্রয়োজন নেই, এবং ফিল্টার আটকে যাওয়ার কোনো ঝুঁকি নেই।
• উচ্চ জি-বলের অধীনে দ্রুত বিচ্ছেদ — একটি সেটলিং ট্যাঙ্কে যা ঘন্টা লাগে তা সেন্ট্রিফিউজ বাটির ভিতরে কয়েক মিনিটের মধ্যে সম্পন্ন হয়।
• সম্পূর্ণ স্বয়ংক্রিয় প্রক্রিয়া — স্ব-পরিষ্কার স্রাব চক্র স্বয়ংক্রিয়ভাবে কাজ করে, উল্লেখযোগ্যভাবে শ্রম খরচ এবং অপারেটরের হস্তক্ষেপ হ্রাস করে।
• কার্যকর ইমালসন ব্রেকিং — যান্ত্রিক বল ক্ষেত্র শারীরিকভাবে ইমালসন স্ট্রাকচারগুলিকে ধ্বংস করে যে রাসায়নিক ডিমালসিফায়ারগুলি সর্বদা ব্যয়-কার্যকরভাবে স্কেলে নির্মূল করতে পারে না।
• 100% পরিষ্কার বায়োডিজেলের জন্য জল অপসারণ ধোয়া — কুয়াশা এবং স্থগিত অমেধ্য মুক্ত একটি সমাপ্ত পণ্য উত্পাদন করে।

ASTM D6751 এবং EN 14214 এর মতো আন্তর্জাতিক মান পূরণের জন্য বায়োডিজেল এবং ইমালশনের দক্ষ অপসারণ একটি পূর্বশর্ত। একটি বায়োডিজেল ডিস্ক সেন্ট্রিফিউজ, যার শক্তিশালী যান্ত্রিক ইমালসন-ব্রেকিং ক্ষমতা, ক্রমাগত থ্রি-ফেজ সেপারেশন ডিজাইন এবং সুনির্দিষ্টভাবে সামঞ্জস্যযোগ্য, আধুনিক যন্ত্রাংশে অপারেটিং প্যারামিটারে পরিণত হয়েছে। শিল্প-স্কেল বায়োডিজেল উৎপাদন লাইন।