References

catal

Катализ в промышленности

Kataliz v promyshlennosti

1816-03872413-6476

LLC "KALVIS"

10.18412/1816-0387-2025-2-3-17

catal-1154

Research Article

КАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

CATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRY

Применение микроканальных реакторов для производства биодизельного топлива

Microchannel reactor technologies for biodiesel production

Андреев

Д. В.

Andreev

D. V.

ctls@kalvis.ru

Лукоянов

И. А.

Lukoyanov

I. A.

ctls@kalvis.ru

Тимофеева

М. Н.

Timofeeva

M. N.

ctls@kalvis.ru

Институт катализа СО РАН, НовосибирскРоссияInstitute of catalysis SB RAS, NovosibirskRussian Federation

2025

27032025

252317

2025

LLC "KALVIS"

https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice

https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/1154

В последнее время в связи с истощением запасов углеводородного топлива на фоне высоких темпов снижения его запасов значительное внимание уделяется разработке эффективных методов синтеза биотоплива и биодизельного топлива, в том числе из возобновляемых источников сырья. Однако высокая себестоимость производства биодизельного топлива требует разработки новых технологических подходов, что способствовало тому, что в химии и химической технологии стало активно развиваться направление по применению микроканальных (микрофлюидных) технологий для синтеза биодизельного топлива. Применение микроканальных (МК) реакторов способствует интенсификации и безопасности химических процессов, что приводит к экономической и экологической выгоде для химической промышленности. Миниатюрные размеры МК-реакторов позволяют экономить материалы при их изготовлении, а также ресурсы в процессе эксплуатации. Повышенные значения тепло- и массопереноса в МК-реакторах способствуют значительному увеличению производительности установок, превышая на 1–2 порядка это значение для классических промышленных реакторов. В данном обзоре проведен анализ литературы за 2020–2024 гг., посвященной применению микроканальных технологий для синтеза биодизельного топлива. Особое внимание уделено преимуществам и недостаткам МК-реакторов, а также основным тенденциям их развития.

Recently, due to the depletion of hydrocarbon fuel reserves, considerable attention has been paid to the development of effective methods for the synthesis of biofuel and biodiesel fuel, including from renewable sources of raw materials. However, the high cost of biodiesel production requires the development of new technological approaches. This has led to the active development in chemistry and chemical technology of the use of microchannel technologies for the synthesis of biodiesel fuel. The use of microchannel (MC) reactors contributes to the intensification and safety of chemical processes, which leads to economic and environmental benefits for the chemical industry. The miniature dimensions of MC reactors make it possible to save materials during their manufacture, as well as resources during operation. The increased values of heat and mass transfer in MC channels contribute to a significant increase in the productivity of MC reactors, exceeding the productivity of classical reactors in industry by 1-2 orders of magnitude. This review analyzes the literature for 2020-2024 on the use of microchannel technologies for the synthesis of biodiesel fuel. Particular attention has been paid to the advantages and disadvantages of MC reactors, as well as the main trends in their development.

микроканальные реакторыбиодизельное топливовозобновляемое сырьерастительные маслаживотные жиры

microchannel reactorsbiodiesel fuelrenewable sources of raw materialsbiomass

References1

https://www.marketresearchfuture.com/reports/biodieselmarket-1521 — дата обращения 02.06.2024.

https://www.infobio.ru/analytics/134.html — дата обращения 02.06.2024.

www.trader-oil.ru/informatsiya/dizelnoe-topl ivo-info/biodizel-proizvodstvo-ispolzov/ — дата обращения 02.06.2024.

Приложение к закону Алтайского края «Об утверждении стратегии социально-экономического экономического развития Алтайского края до 2035 года. Инвестиционный портал Алтайского края. https://invest.alregn.ru — дата обращения 01.07.2024.

Уткина С. // Советская Сибирь. http://www.sovsibir.ru/news/81731 — дата обращения 01.07.2024.

https://rccnews.ru/ru/news/petrochemical/68679 — дата обращения 01.07.2024

https://sfera.fm/news/mzhi/v-rossii-nachnut-proizvoditbiodizel-iz-otrabotannogo-masla — дата обращения 01.07.2024.

ASTM, 2023. «Standard Specification for Biodiesel Fuel Blendstock (B100) for Middle Distillate Fuels», ASTM D6751-23a. DOI:10.1520/D6751-23A, https://www.astm.org/d6751-23a.html — дата обращения 03.07.2024.

Hannu Jääskeläinen, Biodiesel Standards & Properties https://dieselnet.com/tech/fuel_biodiesel_std.php#:~:text=(4)%20200%20s%20i f%20fuel ,veget able%20oi l s%20and%20animal%20fats — дата обращения 03.07.2024.

ACEA, 2009. “Biodiesel Guidelines”, European Automobile Manufacturers Association, Brussels, Belgium, March 2009. http://www.acea.be/uploads/publications/20090423_B100_Guideline.pdf — дата обращения 03.07.2024.

Perez V.H., Silveira Junior E.G., Cubides D.C., David G.F., Justo O.R., Castro M.P.P., Sthel M.S. Heizir, de Castro F. // Chapter 13 in: S.S. da Silva and A.K. Chandel (eds.), Biofuels in Brazil. DOI: 10.1007/978-3-319-05020-1_13.

Lourinho G., Brito P. // Rev Environ Sci Biotechnol. 2015. V. 14. P. 287—316. DOI:10.1007/s11157-014-9359-x.

Bashir M.A., Wu S., Zhu J., Krosuri A., Khan M.U., Aka R.J.N. // Fuel Processing Technology. 2022. V. 227. Art. 107120. DOI:10.1016/j.fuproc.2021.107120.

Tiwari A., Rajesh V.M., Yadav A. Biodiesel production in microreactors: A review // Energy for Sustainable Development. 2018. V. 43. P. 143—161. DOI: https://doi.org/10.1016/j.esd.2018.01.002.

Welter R., Silva J. Jr., de Souza M., Lopes M., Taranto O., Santana H. // Preprints. 2022. Art. 2022020257. DOI:10.20944/preprints202202.0257.v1.

Atabani A.E., Silitonga A.S., Badruddin I.A., Mahlia T.M.I., Masjuki H.H., Mekhilef S.A. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2012. V. 16. P. 2070—2093. DOI:10.1016/j.rser.2012.01.003.

Mizik T., Gyarmati G. Economic and Sustainability of Biodiesel Production. A Systematic Literature Review. Clean Technol. 2021. V. 3. P. 19—36. DOI:10.3390/cleantechnol3010002.

Федоренко В.Ф., Буклагин Д.С., Мишуров Н.П., Тихонравов В.С. Развитие биоэнергетики, экологическая и продовольственная безопасность. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2009. 114 с.

https://tradingeconomics.com/commodity/sunflower-oil — дата обращения 01.07.2024.

https://www.allaboutfeed.net/market/feed-statistics/oilseedrape-price-again-approaches-e450-per-ton — дата обращения 01.07.2024.

h t t p s : // www.indexmundi.com/commodities/?commodity=soybean-oil — дата обращения 01.07.2024.

https://www.indexmundi.com/commodities — дата обращения 01.07.2024.

https://tradingeconomics.com/commodity/canola — дата обращения 01.07.2024.

https://www.selinawamucii.com/insights/prices/united-statesof-america/castor-oil — дата обращения 01.07.2024.

Akpan I.O., Edeh I., Uyigue L. // Petroleum and Chemical Industry International. 2023. V. 6. № 2. P. 131—141. https://www.researchgate.net/publication/370553707_A_Review_on_Biodiesel_Production

Maheshwari P., Haider M.B., Yusuf M., Klemeˇs J.J, Bokhari A., Beg M., Al-Othman A., Kumar R., Jaiswal A.K. // Journal of Cleaner Production. 2022. V. 355. Art. 131588. DOI:10.1016/j.jclepro.2022.131588.

Википедия. https://ru.wikipedia.org/wiki/Биодизель — дата обращения 02.07.2024.

Marchetti J.M., Miguel V.U., Errazu A.F. // Renew. Sustainable Energy Rev. 2007. V. 11. P. 1300—1311. DOI:10.1016/j.rser.2005.08.006.

Ismaeel H.K., Albayati T.M., Dhahad H.A., Al-Sudani F.T., Salih I.K., Saady N.M.C., Zendehboudi S. // Chem. Eng. Process. Process Intensif. 2024. Art. 109767. DOI:10.1016/j. cep.2024.109767.

Changmai B., Vanlalveni C., Ingle A.P., Bhagat R., Rokhum S.L. // RSC Advances. 2020. V. 10. № 68. P. 41625—41679. DOI: 10.1039/d0ra07931f.

Noriega M.A., Narváez P.C. // Energy. 2020. V. 211. Art. 118724. DOI:10.1016/j.energy.2020.118724.

Gopi R., Muniyappan D., Ramanathan A. // Chem. Eng. Process. Process Intensif. 2024. V. 195. Art. 109646. DOI:10.1016/j.cep.2023.109646.

Thangarasu V., Siddharth R., Ramanathan A. // Ultrason. Sonochem. 2020. V. 60. Art. 104764. DOI:10.1016/j.ultsonch.2019.104764.

Subramaniam K., Wong K.Y., Wong K.H., Chong C.T., Ng J.-H. // Energies. 2024. V. 17. Art. 2103. DOI:10.3390/en17092103.

Biabani A., Khoshhal A., Aghel B. // Fuel. 2023. V. 333. Art. 126270. DOI:10.1016/j.fuel.2022.126270.

Yusuf H.A., Al Abbasi O., Alalqam W.M., Alwadi A.A., Alnajim M.M. // Cleaner Energy Systems 7. 2024. Art. 100098. DOI:10.1016/j.cles.2023.100098.

Muranaka Y., Maki, T., Hasegawa I., Nakagawa H., Kubota R., Kaji R., Mae K. // J. Chem. Eng. Jpn. 2023. V. 56. Art. 2213283. DOI:10.1080/00219592.2023.2213283.

Gopi R., Thangarasu V. Angkayarkan Vinayakaselvi M., Ramanathan A. // Renew. Sustainable Energy Rev. 2022. V. 154. Art. 111869. DOI:10.1016/j.rser.2021.111869.

Pavlovic S., Šelo G., Marinkovic D., Planinic M., Tišma M., Stankovic M. // Micromachines. 2021. V. 12. Art. 120. DOI:10.3390/mi12020120.

Mohd Laziz A., KuShaari K., Azeem B., Yusup S., Chin J., Denecke J. // Chem. Eng. Sci. 2020. V. 219. Art. 115532. DOI:10.1016/j.ces.2020.115532.

Mohd Laziz A., Chuah C.Y., Denecke J., Bilad M.R., Ku Shaari K.Z. // Sustainability. 2023. V. 15. Art. 6148. DOI:10.3390/ su15076148.

Aghel B., Gouran A., Parandi E., Jumeh B.H., Nodeh H.R. // Renew. Energy. 2022. V. 200. P. 294—302. DOI:10.1016/j.renene.2022.09.045.

Mohadesi M., Gouran A., Dehnavi A.D. // Energy. 2021. V. 219. Art. 119671. DOI:10.1016/j.energy.2020.119671.

Mohadesi M., Aghel B., Maleki M., Ansari A. // Fuel. 2020. V. 273. Art. 117736. DOI:10.1016/j.fuel.2020.117736.

Mohadesi M., Aghel B., Maleki M., Ansari A. // Fuel. 2020. V. 263. Art. 116659. DOI:10.1016/j.fuel.2019.116659.

Mohadesi M., Aghel B., Maleki M., Ansari A. // Renew. Energy. 2019. V. 136. P. 677—682. DOI:10.1016/j. renene.2019.01.039.

Aghel B., Mohadesi M., Razmehgir M.H., Gouran A. // Biomass Convers. Biorefinery. 2022. V. 13. P. 13921—13935. DOI:10.1007/s13399-021-02262-7.

Gojun M., Šalic A., Zelic B. // Renew. Energy. 2021. V. 180. P. 213—221. DOI:10.1016/j.renene.2021.08.064.

Abdulla Yusuf H., Elkanzi E.M., Hossain S.M.Z., Alsaei A.M., Alhindy A.H., Ebrahem E. // Arab. J. Basic Appl. Sci. 2020. V. 27. P. 239—247. DOI:10.1080/25765299.2020.1766789.

Yusuf H.A., Hossain S.M.Z., Aloraibi S., Alzaabi N.J., Alfayhani M.A., Almedfaie H.J. // Chem. Eng. Process. Process Intensif. 2022. V. 172. Art. 108792. DOI:10.1016/j.cep.2022.108792.

Akkarawatkhoosith N., Bangjang T., Kaewchada A., Jaree A. //Energy Rep. 2023. V. 9. P. 5299—5305. DOI:10.2139/ssrn.4191092.

Jume B.H., Parandi E., Nouri M., Aghel B., Gouran A., Nodeh H.R., Hesam kamyab, Cho J., Rezania S. // Chem. Eng. Process. Process Intensif. 2023. V. 191. Art. 109479. DOI:10.1016/j.cep.2023.109479.

Yue Q., Gao L., Xiao G., Xu W. // Energies. 2023. V. 16. Art. 4798. DOI:10.3390/en16124798.

Thangarasu V., Siddharth R., Ramanathan A. // Ultrason. Sonochem. 2020. V. 60. Art. 104764. DOI:10.1016/j.ultsonch.2019.104764.

Yusuf H.A., Abdulla A.F., Radhi F.A., Hussain Z.J.A. // Energy Nexus. 2024. V. 13. Art. 100276. DOI:10.1016/j.nexus.2024.100276.

Guan G., Kusakabe K., Moriyama K., Sakurai N. // Ind. Eng. Chem. Res. 2009. V. 48. P. 1357—1363. DOI:10.1021/ie800852x.

Baydir E., Aras O. // Chem. Eng. Process. Process Intensif. 2022. V. 170. Art. 108719. DOI:10.1016/J.CEP.2021.108719.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.