כימיה ירוקה, מונחה על ידי 12 עקרונות היסוד שלה, שואפת לעצב מוצרים ותהליכים כימיים הממזערים או לחסל את השימוש והדור של חומרים מסוכנים. a מרכזי של מסגרת זו הוא המעבר של משאבים מאובנים סופיים, מדולקים מחוסנים לאנרגיות מתחדשות, מבוסס ביולוגית, הנדסה תהליך חייב להתפתח כדי לטפל בגמישות משולבת משולבת משולבת ותכונות ייחודיות של אלה מתחדשים.

הבנה מחדש של Feedstocks

מזון מחדש הם חומרים גלם שמקורם ממקורות ביולוגיים שניתן לחדש בתוך זמן אנושי.הם עומדים בניגוד כוכבים לדלקים מאובנים, הדורשים מיליוני שנים להיווצרות.המזינים הללו מסווגים באופן נרחב לתוך דורות.דור ראשון מזון צמחיים שמקורם ביבולים כגון תירס, סוכרנות, ושמן צמחי.

מאפיין מובהק של הזנות מתחדשות הוא יכולת ההרכב שלהם.בניגוד לקומפוזיציה עקבית יחסית של שברירי נפט, ביומסה יכולה להשתנות באופן משמעותי בהתאם למין, תנאי גדילה, זמן קציר, ושיטות אחסון.לדוגמה, התוכן של lignin בהבנת דלקים ליגנולוסיים יכול לנוע בין 15% ל- 35%, המשפיע באופן דרמטי על פעילותו של שמן צמחי מרפא שונים, אשר משפיע לעתים קרובות על מחלות לוואי חיוניות כגון זיהומים אורגניים.

(FLT:0) הזנות המחודשות של ה- 1FLT) גם שונות בתכונות הפיזיות שלהם.זרמים רבים בעלי יכולת ביומסה הם מאוד מולקווס, מכילים חלקיקים מוצקים, או שיש להם יציבות תרמית מוגבלת. לדוגמה, שמן ביולוגי המיוצר מגלימות מהירות הוא חומצי ו נוטה לפולימרמל על חימום.

תגובה רציפה של טנקים בייצור בר קיימא

CSTR הוא כור הבחירה עבור רבים של תגובות קטליטיות heterogeneous heterogeneous בתעשיות הכימיות והתרופות.עיצוב שלה כולל מפיץ המספק ריגוש נמרץ, הבטחת הרכב אחיד וטמפרטורה לאורך כל הכלי. במצב מתמשך, מגיבים ניזונים בקצב קבוע בעוד מוצרים נסוגים ברציפות, ומאפשרים ל כור להגיע למצב יציב שבו נשארים לסירוגין לאורך זמן.

בכור אצווה, כל מחזור חייב להתאים את תחילת, התגובה, ואת השלבים הסגורים, המוביל לשעות הפחתת צריכת האנרגיה מוגברת. A CSTR פועל ללא הפרעה, למקסם את ניצול הציוד ולהפחית פסולת שנוצר במהלך תקופות לא פרודוקטיביות.הטבע המתמשך גם מקל על ניהול חום טוב יותר: תגובות אקספרסמיות נפוצות בשדרוגים-דריביים ניתן לשלוט ביעילות על ידי איזון יעיל יותר עם יכולת מופחתת של חומרים גמישים של ירידה.

יתר על כן, CSTR הוא גמיש מטבעו לגבי הרכב להאכיל. כי נפח הכור הוא מעורב היטב, שינויים בהרכב מתחדש הם במהירות מלוטשים וממוצע, לחות ההשפעה של תנודות לטווח קצר.זה הופך את CSTR יותר סלחנית של הזנות ההזנה של אלקטרוניקה בהשוואה לתקני בקרה מתקדמים, כאשר שינויים בהרכביים באמצעות המערכת.

יתרונות מרכזיים של עיבוד מחדש של Feedstock

  • (FLT:0) שילוב של מערכות מרובותphase: ⁇ 1 ) תגובות רבות של הזנות מתחדשות כרוכות בשלבים נוזליים או נוזליים (למשל, מימן של שמנים, תסיסה של לוחות ביומסה) תערובת אינטנסיבית ב CSTR מעכבת זרזים מוצקים או מיקרואורגניזמים ופיזור בועות גז, למקסם את אזור בין-גזעי ומשלוח המוני.
  • (FLT:0)Ease ofזרז תוספת וההסרה:FreaLT:1 ב CSTRs, זרז מוצק ניתן להוסיף כמו מזחלות והסרת עם זרם המוצר, המאפשר החלפת זרז מתמשך ללא חסימה.זה חשוב במיוחד כאשר עיבוד הזנות הגורם זרז זרז ניתוק באמצעות רעע או הרעלה.
  • (FLT:0) שמירה על זמן שליטה: FLT:1ir הזמן הממוצע מגורים ב CSTR הוא מותאם בקלות על ידי שינוי קצב זרימת ההזנת או נפח כור.זה מאפשר למפעילים להמרה נוחה עבור הזנות הדורשות זמני תגובה שונים עקב גמישות בפעילות מחדש.
  • (FLT:0) ,Scalability:FLT:1 , CSTRs הם היטב מוכר ממעבדה בקנה מידה תעשייתי. ⁇ נתונים קינטיים המתקבלים בקנה מידה מעבדה CSTRs ניתן בקנה מידה גדול למדי באמצעות התאמות הנדסיות מבוססות, צמצום הסיכון הקשור לפיתוח עבור מסלולים חדשים.
  • (FLT:0) אינטגרציה עם עיבוד במורד הזרם: ההרחבה 1 (FLT:1) ניתן להאכיל את זרם המוצר המתמשך מ- CSTR ישירות ליחידות הפרדה (שיוט, מיצוי, סינון קרום) ללא צורך באחסון ביניים, שיפור יעילות התהליך הכוללת וצמצום טביעת הרגל.

אתגרים טכניים ופתרונות הנדסה

למרות הסינרגיה המבטיחה בין CSTRs לבין הזנות המתחדשות, יש לטפל במספר מכשולים טכניים כדי להשיג תהליכים חזקים, יציבים מבחינה כלכלית.האתגר העיקרי הוא הזנות של משככי-הגמישות, אשר מתבטא בהרכב משתנה, רמות אי-נוחות, ונכסים פיזיים.כדאיות זו עלולה להרגיז את פעולתה היציבה של CSTR, המוביל ל-of-spect, ירידה, או תהליך התשואות.

(FLT:0) טיפול ומיזוג הזרם למעלה (FLT) הם לעתים קרובות קו ההגנה הראשון.עבור ביומסה ליגנולוסית, שיטות טיפול כגון הידרוליזה חומצה דילולית, פיצוץ קיטור, או טיפול נוזלי איטוני לפרק את הפחתת רמת החומצה או הפחתת רמת החומצה לאחר מכן, גם לאחר מכן, יש צורך בזרימה של חומרים כימיים (החומרים של מזון) באופן קבוע, או נזירים, אשר יבוטלו באופן קבוע, או אחר, גם לאחר מכן, או אספקת דלקים.

(FLT:0 Catalyst DevelopmentFLT:1) הוא אזור קריטי נוסף של זרז heterogeneous המיועד ל- petrochemical Feedstocks לעתים קרובות לא אופטימלי עבור זרמי ביומסה, המכיל מולקולות עשירות חמצן וזרזים שיכולים לבטל את מערכות CINECs Active-Ocate.

(FLT:0) ניטור בזמן אמת ושליטה אדפטיבית (FIR) חיוני לניהול מיומנויות קלט (Sil) כלי ניטור וטכנולוגיות אנליטיות (Process Analytical Technology) כולל ספקטרום קרוב (NIR) spectroscopy, Raman spectroscopy, ו- GCC או HPLC באינטרנט, יכול לספק נתונים רצופים על מזון, התקדמות, ורמות אנרגיה מתקדמות.

(FLT:0) שילוב ושילוב של עיצובים מוגברים של אנרגיה CSLT:1), לשפר עוד את האפשרות של תהליכים מתחדשים מבוססי CSTR, תוך הפעלת CSTR עם הסרת מוצר in-situ (למשל, membrane filtration או pervaporation) יכול לשנות תגובה מוגבלת של איזון כלפי המרה גבוהה יותר, טכניקה שימושית במיוחד עבור esterification ו-reativeation, כאשר הוא מאפשר שיפור של פעילות מחזור הדם זעירה, אשר מאפשר טיפולית, אשר מאפשר טיפול ב-מחדשה, או ניתוח מחזור הדם, אשר מאפשר טיפול משולב של מחזור הדם, אשר מאפשר טיפול קבוע, אשר מאפשר טיפול משולב של מחזור הדם, אשר מאפשר טיפול משולב של מחזור הדם של מחזור הדם של מחזור הדם או סגסוגת אחיד של מחזורית, אשר מאפשר טיפול קבוע, אשר מאפשר טיפול משולב של מחזור הדם של מחזור הדם של מחזור הדם או סגסוגת חד-מחדשה, אשר מאפשר טיפול משולב, אשר מאפשר טיפול קבוע, אשר מאפשר טיפול קבוע, אשר מאפשר טיפול משולב, אשר מאפשר טיפול קבוע, אשר מאפשר טיפול קבוע של מחזור הדם של מחזור הדם של מחזור הדם של מחזור הדם של מחזורי של מחזורי, אשר מאפשר טיפול קבוע, אשר מאפשר טיפול קבוע, אשר מאפשר טיפול קבוע, אשר מאפשר טיפול קבוע, אשר מאפשר

מחקרים: יישום תעשייתי

כמה פעולות תעשייתיות ופיילוט הוכיחו את השילוב המוצלח של הזנות המתחדשות עם טכנולוגיית CSTR.אחד דוגמאות בולטות הוא ייצור של FLT:0bio מבוסס חומצה סוצ'יבית 1 באמצעות תסיסה.חומצה סוצ'ינית היא פלטפורמה כימית המשמשת לייצור פולימרים, תרופות, כמו BioAmber (כיום חלק של Biocyreas) שפותחה תהליך של סוכריות (Cliation) או LT2ed) היה קבוע.

דוגמה בולטת נוספת היא:0 (FLT:0) hydrohydro Treatmenting of fishs and Animal fats to create a Sustainable דיזל and Sustainable Airדלק (SAF) 4LT:1; תהליך זה, לעתים קרובות נקרא עלות esters hydroprocessed וחומצות שומן (HEFA), בדרך כלל משתמש ביחידות קבועות של פיילוט עבור טיפול תרופתי עבור מזון גבוה כגון מזון צמיגים מופעלת עבור מזון מהיר.

(FLT:0) ייצור ביו-מדיזלFIRLT:1 ; משמן צמחי גם משתמש בדרך כלל CSTRs.העברה של triglycerides עם methanol או אתנול כדי לייצר זרז חומצה שומנית מתיל esters (FAME) היא תגובה נוזלית קלאסית עם תערובת אינטנסיבית של חומרים ביולוגיים רבים לשימוש או ארווה תעשייתית או רכבות רציפה, לעתים קרובות לשלב את רמת הנקה גבוהה.

הערכה כלכלית ומחזור חיים

הכדאיות הכלכלית של שילוב של חומרי מזון מתחדשים לתהליכי CSTR תלויה במספר גורמים: עלות הזנות, חיי זרז, צריכת אנרגיה וערך מוצר. הזנות מתחדשות הן לעתים קרובות יקרות יותר מאשר עמיתיהם המאובנים, במיוחד כאשר שוקלים לוגיסטיקה וטיפול מוקדם.עם זאת, הפעולה המתמדת של CSTRs יכולה לשפר את התהליך על ידי מיקס, צמצום זמן, וצמצום עלויות העבודה יכול לפעול רק ל- 8000 שעות לאחר זמן פנויות.

הערכת מחזור חיים (LCA) מחקרים מראים באופן עקבי כי תהליכים באמצעות הזנות מתחדשות בכורים מתמשכים יש פליטות גזי חממה נמוכות יותר מאשר מסלולים פטרוכימיים קונבנציונליים, בתנאי שטיפוח ועיבוד של הטיפוח יעילים.לדוגמה, ייצור של ethylene מבוסס ביולוגית מ bioethanol dehydration ב- CSTR יכול גם להפחית את צריכת הפחמן של 50-70% בהשוואה לסדקים של טמפרטורות של תנומה, אך, LCA חייב לשפר את תהליכי צריכת אנרגיה נמוכה יותר, כי הם יעילים יותר מאשר את ההשפעות של צריכת שומן על בסיס קבוע, כמו גם כן, כמו גם את ההשפעות של צריכת אנרגיה או ירידה משמעותית, כמו גם על בסיס CSTR.

סיכון Scale-up הוא מחסום כלכלי גדול.רוב תהליכי הזנה המתחדשים מוצגים רק בפיילוט או סולם ההפגנה.מעבר להיקף מסחרי דורש השקעה משמעותית הון, לעתים קרובות בעשרות עד מאות מיליוני דולרים.עם זאת, ההיקף הטבוע של CSTRs, בשילוב עם הניקוד התעשייתי הנרחב שלהם, מחזק את הסיכון הטכני בהשוואה לסוגים חדשים של מדיניות ממשלתית, כגון פחמן, מנדט דלק מתחדשים, וסובלות עבור תת-תזונה ביולוגית ומוצרים מתקדמים יותר, כמו גם לתהליכים תעשייתיים, כמו פחמן-חמצני, יכול לשפר את הסיכון הכלכלי של עלויות תפעוליים, כמו פחמן-הת, כמו פחמן-חמצני, כמו פחמן-כלכליות, כמו גם את התמחור תחרותיות, כמו פחמן-חמצני, כמו גם את הסיכון הכלכלי של עלויות תחרותיות-חמצני, כמו פחמן-חמצני, כמו פחמן-חמצני, כמו גם את הסיכון של עלויות תפעוליים, כמו פחמן-חמצני, כמו פחמן-חמצני, כמו פחמן-תועלת יותר, כמו פחמן-חמצני, כמו פחמן-תועלת, כמו פחמן-תועלת, כמו פחמן-תועלת יותר, כמו פחמן-תועלת גבוהה יותר, כמו פחמן-תועלת, כמו פחמן-תועלת, פחמן-תועלת, חומרים מתוחכמים, פחמן-חמצני, פחמן-תועלת, פחמן-חמצני, פחמן-תועלת

מגמות מתפתחות ו-Outlook

העתיד של שילוב של הזנות מתחדשות לתהליכי CSTR הוא בהיר, מונע על ידי התקדמות בביוטכנולוגיה, קטליזה, ותהליך העצמתיות.מגמה אחת מתפתחת היא השימוש של microאורגניזמים מועשרים:0engineered microאורגניזמים מחוסנים ב- biotechnology, מראש יכול להמיר רמות עריכת גנטיקה-דרדרדרטיבית ישירות לתוך כימיקלים יקר בתוך CSTR.

(FLT:0) תוצאות של הגדלת ה-ImbrasificationFLT:1) ממשיכה לדחוף את הגבולות של טכנולוגיית CSTRs עם הפרדה membrane (mbrane bioreactors) או עם החלפת in-situ באמצעות נוזלי ionic או פותרים אורגניים מאפשר הסרת מוצר רציף, עיכובים מתגברים ושיפור הפרודוקטיביות.

(FLT:0)דיגיטליזציה ואינטליגנציה מלאכותית FLT:1s נועדו לחולל מהפכה במבצע של תהליכים מתחדשים מבוססי CSTR - תאומים דיגיטליים - העתקים וירטואליים של כורים פיזיים - מאפשרים למפעילים לדמות תרחישים, לייעל תנאים תפעוליים, ולנבא את צרכי תחזוקה.מודלים של למידת מכונות על נתונים היסטוריים יכולים לזהות דפוסים שיובילו לעיכובים ולהציע פעולות נכונות לפני סטיות מתרחשות רמה זו של שליטה חיונית עבור חיישנים יציבים של ממשיים, כמו גם כן, אשר הופכים להיות יעילים יותר, כמו גם חיישנים ביולוגיים יעילים יותר, אשר יכולים להיות יעילים יותר.

שיתוף פעולה בין התעשייה לאקדמיה יהיה חיוני להתגבר על אתגרים שנותרו. Consortia כגון FLT:0Biomass מחקר ופיתוח BoardFLT:1 ו שותפויות ציבוריות פרטיות מימון מחקר ללוגיסטיקה, פיתוח זרז ושילוב תהליכים.הדחוף לעבר ביו-אקדמיות מעגליות, שבו זרמי פסולת משולבים ביו-פיפיפיפיפיפיוריטרי, באופן מושלם עם יכולות ביו-סימיות של שימוש במיקרו-סיאולרטי, למזערי, למזערי, למינימום, למינימום, למינימום, לטמפרטורה ביולוגית, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום של שימוש בכימיקלים של שימוש בכימיקלים.

לסיכום, שילוב של חומרי מזון מתחדשים לתהליכי CSTR הוא אסטרטגיה רבת עוצמה לקידום הכימיה הירוקה.היכולת של CSTR לשמור על תנאי מצב יציב של מדינת , להתמודד עם מערכות מרובותphase, ולהתאים להזנת משתנה הופך אותו כור אידיאלי עבור המרת חומרים כימיים המיוצרים על ידי מינרלים בעלי חיים, דלקים וחומרים.