超音波法によるバイオディーゼル（BDF）反応速度向上法の紹介です！！
バイオディーゼル（BDF）反応は、通常バッチ攪拌方式が殆どです。
この方式は、最も安易な、どこにもある方式ですが、
最も非効率的な方式である
ことは、,本Blog記事で何回も紹介済です。
では、連続式なら効率的かと言えば、必ずしもそうではありません。
例え、連続式でも、攪拌羽根による連続攪拌方式（CSTR）では、余り効果はありません。
連続方式にするなら、方式に合致した攪拌方式の選定が不可欠です。
この物質移動速度を早める為には、両液体の接触面積に比例します。
余談ですが、
BDFの反応にしても、グリセリン分離、精製にしても、油、メタノール、BDF,グリセリン、触媒、石鹸、及び水分との相互溶解性（親油性、親水性）、及びエステル交換反応速度とその平衡関係が理解できれば、即、卒業です
！！
！！本Blogにも部分的に既に説明しています。これらを探して、纏めるだけで、簡単に理解できます…化学知識も、特に必要ありません
。
。両液の接触面積をなんとか増やそうとして、攪拌羽根などで、経験的に撹拌するのです。
従って、この接触面積をどの様な手段で、より効率的に増大させるかが、BDF反応速度を決定つけます。
確かに攪拌羽根もその一つの方法ですが、余りにも非効率的です。
特に、バッチ容量増により、単位容積当たりの攪拌（接触面積）は減少します（無駄なエネルギー）。即ち、実行反応速度が極端に遅くなることになります。
これ等は、何れも別の言い方をするとMicro-Mixing、Intensification（ http://blogs.yahoo.co.jp/hirai476/11135474.html ） などとも呼ばれている方式です。
如何に少ないエネルギーで、かつ効率的に混合（ミキシング＝接触面積増大）を行うかの技術であり、競争です。
紹介済のMSR方式は、スタティク・ミキサーを極限状態まで最適化した手法です。
これにより、最小エネルギーで、超高速のBDF反応を実現しています。それも超安価で。。。
今回は、上記のBDF業界一般で好評な超音波（Ultrasonic Wave)方式について紹介します。
この方式も、Blogでも過去に多少紹介済ですが、今回はやや詳しく紹介します。
超音波方式とは、我々の耳に聞こえる音波より周波数の高い（高）周波音です。
人間の耳に聞こえる音は、～１５Kヘルツ（サイクル）程度ですが、BDF反応では、２０～２５Kヘルツの（超）音波を使います。
超音波を出す器具ですが、空気中であれば、スピーカーの様な振動板を電磁気エネルギーで振動させて、空気を振動させれば、音はでます。
BDF反応は、液体ですので、これら液体を小さな容器に連続的に流して、その間に超音波装置が振動することにより、液体を強力に振動させる様な装置が超音波反応装置です。
下記がその例です。
混合済液は、写真の左下段から入り、中段よりやや上で連続的に排出されます。この間、液体は上部の超音波エネルギーを受けます。超音波により、圧力の変動（超高圧、超低圧）が振動数に比例し、また投入エネルギーに比例した強さと量が発生することになります。
この分野の専門家の報告では、瞬間的には振動により高圧力は2000気圧にもなり、逆に低圧力で真空状態にもなります。真空状態では、液体は気化し気泡が出来ますが、次に瞬時に高圧になり気胞は破裂します。これがCavitationです。
これが高速に繰り返されます。高圧力で部分的に超高温（絶対温度5000度K、摂氏４７２７℃）になると共に、気泡（バブル）が破裂するときに、衝撃波（280m/秒）もでます。この流速による摩擦もあり、更に液滴の粒径は小さくなります。この為、攪拌が超高速で進み、極く小さな液滴が生成され、接触面積も増大し、熱エネルギーも加わり反応も高速化すると言う次第です。
下記は、通常の攪拌方式（青）と超音波方式（赤）との液滴の粒径分布図です。
超音波方式の平均粒径は1３0ミクロン程度、攪拌羽方式は、４００ミクロン程度です。攪拌羽根の条件は不明ですが、通常はこの様に小さな粒径まで攪拌できませんが…。
それでも、液滴の表面積と容積との関係から、接触面積は増大し、液温度増にも伴い、反応速度は増大することになります。
この装置は、有名なHielscher社の製品で１KWから、いろいろの能力のものが発売されています。価格は、２．５万ドル（200万円）ぐらいだったと思います。
この会社のホームページは下記です。興味があれば、参照ください。他のメーカーでも何社か製品はありますが、中規模から大規模プラントで実績のあるのは、殆どこの会社の製品だと思います。
下記は、超音波方式によるBDF装置全体の模式図です。
反応はメタノール量によって、油滴と出会う確率が増大し、反応速度は増大します。
エステル交換反応式より、油１モルに対して３モル（約１２．０～１２．５％、油脂により変動）は必要ですが、通常は５（２０％）～６モル（２４％）を使いますが、４.０モル（１６％）～４．５モル（１８％）程度まで減少可能だと言うことです。
特殊ポンプ・せん断方式でも、MSR方式でも、同様に使用メタノール、触媒量は減少できます。
次の表は、使用エネルギーの比較です。
現状、計算していませんが、MSR方式なら超音波方式より少ない攪拌エネルギーであることは、ほぼ間違いないと思います。
現状、この超音波方式は、すでに公表されてから５年以上は少なくとも経過していますが、大型プラントなどでの実用化は公表されているものは数件で、そう多くはありません。例えば、下記の記事です。
超音波の周波数や強さの最適化、チュウニング等が難しいのかも知れません。実現には、いろいろノウハウが必要の様です。
この手法を含めてMSR法等でも、遊離脂肪酸（FFA）濃度の高い場合、同じ均一触媒法である酸（硫酸）法の反応速度向上策としても同様に使えます。
今回は、高速BDF反応方式の一つである超音波方式を紹介しました
。
。では、また。。。。
Joe.H
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