Procesadores de ultrasonidos para Producción de Biodiesel

Cuando se hace el biodiesel, cinética de reacción lenta y la transferencia de masa de pobres están reduciendo su capacidad de planta de biodiesel y su producción de biodiesel y de calidad. Reactores Hielscher ultrasonidos mejorar la cinética de transesterificación de manera significativa. Por lo tanto, menor exceso de metanol y catalizador de menos son necesarios para el procesamiento de biodiesel.

El biodiesel es comúnmente se producen en los reactores de proceso por lotes utilizando el calor y la mezcla mecánica como insumo de energía. Ultrasonidos cavitacional mezcla es un alternativa eficaz medios para lograr una mejor mezcla en la elaboración de biodiesel comercial. Cavitación por ultrasonido proporciona la energía de activación necesario para la transesterificación del biodiesel industrial.

Transesterificación (Chemical conversión a biodiesel)

Producción de biodiésel a partir de aceites vegetales (por ejemplo, la soja, canola, jatropha, girasol o algas) O grasas animales, supone la base catalizada de transesterificación de los ácidos grasos con metanol o etanol para dar el correspondiente ésteres metílicos o ésteres de etilo. La glicerina es un subproducto inevitable de esta reacción.

Aceites vegetales, grasas animales son triglicéridos compuesto por tres cadenas de ácidos grasos unidos por una molécula de glicerina. Los triglicéridos son ésteres. Los ésteres son ácidos, como los ácidos grasos, combinados con un alcohol. Glicerina (= glicerol) es un alcohol. En el proceso de conversión de ésteres triglicéridos se convierten en ésteres de alquilo (= biodiesel) utilizando un catalizador (soda cáustica) y un reactivo de alcohol, por ejemplo, el metanol, que produce ésteres metílicos de biodiesel. El metanol sustituye a la glicerina.

La glicerina - el más pesado de fase - se hunden hasta el fondo. El biodiesel - la más ligera fase - flota por encima y se puede separar, por ejemplo, decantadores o centrifugadoras. Este proceso de conversión se llama transesterificación.

La reacción de esterificación convencionales en el procesamiento por lotes tiende a ser lento, Y la separación de las fases de la glicerina es mucho tiempo, a menudo en 5 horas o más.

Ultrasonidos para el Procesamiento de Biodiesel

En la actualidad, el biodiésel se produce principalmente en los reactores por lotes. De procesamiento de biodiésel de ultrasonidos permite el procesamiento en línea continua. Ultrasonidos puede lograr un producción de biodiesel en más del 99%. Reactores de ultrasonidos reducir el tiempo de procesamiento de de la transformación convencional 1 a 4 horas de proceso por lotes a menos de 30 segundos. Más importante aún, ultrasonidos reduce el tiempo de separación de 5 a 10 horas (usando la agitación convencional) a menos de 60 minutos. Los ultrasonidos no también ayudan a disminuir la cantidad de catalizador requerido hasta en un 50% debido al aumento de la actividad química en la presencia de cavitación (véase también el Sonochemistry). Cuando se utiliza ultrasonidos la cantidad de exceso de metanol necesario es reducido, también. Otro beneficio es el aumento resultante en la pureza de la glicerina.

Procesamiento de ultrasonidos de biodiesel comprende los siguientes pasos:

1. el aceite vegetal o grasa animal se mezcla con el metanol (que hace que los ésteres de metilo) o etanol (para los ésteres de etilo) y metóxido de sodio o de potasio o hidróxido de
2. la mezcla se calienta, por ejemplo, a temperaturas entre 45 y 65degC
3. la mezcla se calienta línea sonican de 5 a 15 segundos
4. la glicerina se retira o se separa utilizando centrífugas
5. el biodiesel convertidos se lava con agua

Más comúnmente, la sonicación es efectuará a una presión elevada (1 a 3bar, presión manométrica), utilizando una bomba de alimentación y un respaldo ajustable, válvula de presión junto a la celda de flujo.

La transformación industrial de biodiésel no necesita mucho la energía de ultrasonidos. El cuadro anterior muestra los requisitos de energía típico de las tasas de flujo diferentes. El requisito real de energía puede ser determinado utilizando un De 1kW procesador de ultrasonido en escala de banco arriba. Todos los resultados de tales ensayos de banco superior se puede ampliarse fácilmente. Si es necesario, FM y ATEX dispositivos certificados por ultrasonidos están disponibles, tales como la UIP1000-Exd.

Hielscher suministros industriales de ultrasonidos equipo de procesamiento de biodiesel, en todo el mundo. Con los procesadores de ultrasonidos de hasta 16kW de potencia por solo dispositivo, No hay límite en el tamaño de la planta de biodiésel o la capacidad de procesamiento.

Costos de Producción de Biodiesel de ultrasonidos

Ultrasonidos es un medio eficaz para aumentar la Velocidad de reacción y la tasa de conversión de en el procesamiento de biodiesel comercial. Los costes de transformación de ultrasonidos resultado principalmente de la inversión para los equipos de ultrasonidos, costos de servicios y mantenimiento. El destacado la eficiencia energética (tabla, haga clic a la derecha) De los dispositivos de ultrasonidos Hielscher ayuda a reducir los costos de servicios públicos y por esto a que este proceso sea aún más verdes. Los costes derivados de los ultrasonidos varían entre los 0.1ct y 1.0ct por litro (0.4ct a 1.9ct/gallon) cuando utilizados en escala comercial. Para obtener más información acerca de los costos de procesamiento de ultrasonidos, por favor haga clic en aquí.

Frost & Sullivan Technology Innovation of the Year

Hielscher Ultrasonics recibido el Premio Frost & Sullivan prestigiosos de Innovación Tecnológica del Año, en reconocimiento de desarrollo de la compañía de la tecnología de ultrasonidos de la novela para la producción de biodiesel. Haga clic aquí para leer más.

Biodiesel a Pequeña Escala ultrasonidos de instalación

Ultrasonidos se pueden utilizar para la conversión de aceite en biodiesel en cualquier escala. La foto de la derecha (Haga clic para agrandar!) muestra una configuración de pequeña escala para el procesamiento de 60-70L (16 a 19 galones). Esta es la configuración típica para los estudios iniciales y la demostración del proceso.

Esta configuración se compone de las siguientes partes:

• uno 500 watts o 1.000 vatios dispositivo ultrasónico (20 kHz), con refuerzo, sonotrodo y el flujo de células
• medidor de potencia para la medición de potencia y energía
• 80L tanque de proceso (de plástico, por ejemplo, polietileno de alta densidad)
• elemento de calefacción (1 a 2 kW)
• 10L tanque de premezcla de catalizador (de plástico, por ejemplo, polietileno de alta densidad)
• premezclador catalizador (agitador)
• de la bomba (centrifugadora, mono o artes)
  durante aprox. 10 a 20L/min
  en 1 a 3 barg
• válvula de ajuste de presión en la celda de flujo
• manómetro para medir la presión de alimentación

Preparación

Hidróxido de potasio (0,2 a 0,4 kg, catalizador) se disolvió en aprox. 8.5L de metanol en el pre-catalizador tanque de la mezcla. Esto requiere agitación de la premezcla catalizador. El tanque de proceso se está llenando de 66L de aceite vegetal. El aceite se calienta por el elemento de calentamiento de 45 a 65degC.

Procesamiento

Cuando el catalizador está completamente disuelto en el metanol, la premezcla catalizador se mezcla con el aceite caliente. La bomba alimenta la mezcla a la celda de flujo. Por medio de la válvula de contrapresión, la presión se ajusta a 1 a 3barg (15 a 45psig). De recirculación a través del reactor de biodiesel de ultrasonidos debe realizarse durante aprox. 20 minutos. Durante este tiempo, el petróleo se está convirtiendo en biodiesel. Después de esto, la bomba y la ecografía se apagan. La glicerina (más pesado de fase) se separará de la de biodiesel (más claro de fase). La separación tiene aprox. 30 a 60 minutos. Cuando se termina la separación, la glicerina puede ser drenado.

Biodiesel de lavado

Como el biodiesel convertido contiene impurezas, el lavado es necesario. Para el lavado, el agua se mezcla con el biodiesel. Ultrasonidos puede beneficiar a la mezcla del biodiesel con el agua. Esto aumenta la superficie activa como consecuencia de la reducción de tamaño de la gota (véase: ultrasonidos emulsionantes). Favor de considerar que la sonicación muy intenso puede reducir las gotas de agua a un tamaño, que casi una emulsión estable se está formando, que requieren de medios especiales (por ejemplo, centrifugadoras) para ser separados.

Planta de fabricación de biodiesel

El diagrama siguiente muestra una configuración típica de la sonicación en línea de aceite para la conversión en biodiesel. Haga clic en la tabla Para obtener una vista más grande.

Proceso continuo de Biodiesel y la separación de

En una instalación para el de procesamiento de biodiésel continua y permanente de separación, El aceite caliente y la premezcla catalizador se mezclan continuamente utilizando bombas ajustables. Un mezclador estático en línea mejora la homogeneidad de la alimentación al reactor de ultrasonidos. La mezcla de hidrocarburos y catalizador pasa a la celda de flujo, donde se está expuesto a ultrasonidos cavitación durante aprox. 5 a 30 segundos. Una válvula de presión se utiliza para controlar la presión en la celda de flujo. La mezcla sonican entra la columna del reactor en la parte superior. El volumen de la columna del reactor está diseñado para dar aprox. 1 hora de tiempo de retención en la columna de. Durante ese tiempo, la reacción de transesterificación se completa. La glicerina reaccionó / mezcla de biodiesel se bombea a la centrífuga donde se separa en el biodiésel y glicerina fracciones. Post-tratamiento incluya la recuperación del metanol, lavado y secado y se puede hacer de forma continua, también.

Esta configuración elimina los lotes reactor de biodiesel, Agitadores convencionales y los tanques de separación de gran tamaño.

Biodiesel Transesterificación la velocidad de reacción

Los siguientes diagramas muestran los resultados típicos de la transesterificación del aceite de colza (calidad industrial) con los metóxido de sodio (izquierda) y hidróxido de potasio (derecha). En ambos ensayos, una muestra de control (línea azul) fue expuesto a la intensa mezcla mecánica. La línea roja representa la muestra de sonican de la formulación idéntica con respecto a la relación de volumen, concentración de catalizador y temperatura. El eje horizontal muestra el tiempo después de la mezcla o la sonicación, respectivamente. El eje vertical muestra el volumen de la glicerina que se asentaron en el fondo. Este es un medio simple de medir la velocidad de reacción. En ambos esquemas, la muestra sonican (rojo) reacciona mucho más rápido que el muestra de control (azul).

Enlaces para Suministros de Biodiesel

Haga clic aquí para enlaces a los proveedores de bombas y tanques para la industria de biodiesel.

Química y de Información de Seguridad

Por favor, lea atentamente la siguiente información, para prevenir complicaciones y efectos adversos para la salud.

Productos químicos de Biodiesel

El metanol es tóxico. Puede causar deterioro de los nervios como consecuencia del uso prolongado. Puede ser absorbido por la piel, también. Si salpica a los ojos puede causar ceguera y metanol puede ser fatal si se ingiere. Por esta razón, tomar las precauciones necesarias al manipular el metanol. Se recomienda usar un respirador bien, un delantal y guantes de goma.

Hidróxido de potasio (KOH) es tóxico y causa quemaduras en la piel al contacto. Una buena ventilación es necesaria.

Asegúrese de que el área de trabajo es generosa y bien ventilada para permitir que los gases de escape. Respiradores de cartucho de vapor no son efectivos contra los gases de metanol. Un sistema de suministro de aire (SCBA - Self-respiración) proporciona una mejor protección contra los vapores del metanol.

El biodiesel y Piezas de goma

Correr en el 100% de biodiésel por más tiempo puede causar complicaciones a las piezas de goma mojadas (bomba, mangueras, juntas tóricas) del motor. Sustitución por piezas de acero o de goma gruesos puede eliminar este problema. Alternativamente, usted puede mezclar aprox. 25% convencional (fósiles) de diesel en su biodiesel para prevenir complicaciones.

Biodiesel

El biodiesel, como éster metílico de colza (RME) es un combustible renovable y biodegradable. El biodiesel tiene varias ventajas en comparación con el aceite vegetal recto (SVO). No requiere de la conversión del motor o la modificación del sistema de combustible para funcionar con biodiésel en motores diesel convencionales. El biodiesel es comúnmente añadido a la petrodiesel vendido en las bombas de hoy en día para aumentar la lubricidad de la pura Ultra-diesel bajo en azufre (ULSD), Que es ventajoso desde el biodiesel no tiene casi contenido de azufre.

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