وقود الديزل الحيوي عن طريق تحسين بالموجات فوق الصوتية (عبر)استيريشن

يتم تصنيع وقود الديزل الحيوي عن طريق الترانزستريشن باستخدام محفز أساسي. ومع ذلك، إذا تم استخدام المواد الخام مثل الخضار النفايات منخفضة الجودة مع محتوى الأحماض الدهنية الحرة عالية، مطلوب خطوة قبل المعالجة الكيميائية من استيريشن باستخدام حمض كاتاتليست. Ultrasonication وآثارها سونوتشيميكال وsonomechanical تسهم في كل من أنواع التفاعل وزيادة كفاءة تحويل وقود الديزل الحيوي بشكل كبير. إنتاج وقود الديزل الحيوي بالموجات فوق الصوتية هو أسرع بكثير من توليف وقود الديزل الحيوي التقليدية، والنتائج في ارتفاع إنتاج وقود الديزل الحيوي وجودة ويوفر الكواشف مثل الميثانول ومحفز.

تحويل وقود الديزل الحيوي باستخدام الطاقة بالموجات فوق الصوتية

بالنسبة للديزل الحيوي ، يتم إنتاج إستر الأحماض الدهنية عن طريق تحويل الزيوت النباتية وكذلك الدهون الحيوانية (على سبيل المثال ، الشحم). أثناء تفاعل الترانزديريشن ، يتم استبدال مكون الجلسرين بالكحول آخر ، مثل الميثانول. المواد الخام ذات المحتوى العالي من الأحماض الدهنية الحرة، مثل الزيوت النباتية النفايات (WVO)، تتطلب المعالجة المسبقة لاستريشن الحمض من أجل تجنب تكوين الصابون. عملية الحفز الحمضي هذه هي رد فعل بطيء للغاية ، عندما يتم تنفيذها كطريقة دفعة تقليدية. الحل لتسريع عملية الاجتثاث البطيء هو تطبيق الموجات فوق الصوتية السلطة. سونيكيشن يحقق تحسنا كبيرا في سرعة رد الفعل، وتحويل والديزل الحيوي العائد والآثار سونوتشيميكال من الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة تعزيز وتكثيف الحفز الحمضي. التجويف بالموجات فوق الصوتية يوفر القوى السونوميشانية، أي عالية القص خلط، فضلا عن الطاقة سونوتشيميكال. هذه كلا النوعين من تأثير الموجات فوق الصوتية (سونوميكانيكال وسونوتشيميكال) تحويل استيريشن حمض الحفاز إلى رد فعل سريع يتطلب أقل محفز.

طلب معلومات





3x UIP1000hdT ultrasonicators for highly efficient biodiesel transesterification

خلط بالموجات فوق الصوتية يحسن معدل تحويل وقود الديزل الحيوي، ويزيد من العائد ويوفر الميثانول الزائدة ومحفز. تظهر الصورة تثبيت 3x UIP1000hdT (كل 1kW قوة الموجات فوق الصوتية) لمعالجة مضمنة.

Ultrasonic transesterification improves biodiesel conversion.

تحويل الدهون الثلاثية إلى وقود الديزل الحيوي (FAME) باستخدام نتائج سونيكيشن في رد فعل متسارع وكفاءة أعلى بكثير.

كيف يعمل تحويل وقود الديزل الحيوي بالموجات فوق الصوتية؟

Ultrasonication بين مراحل مختلفة في الترانزديريشن (وتسمى أيضا في بعض الأحيان alcoholysis) وesterification يقوم على تعزيز خلط وكذلك على زيادة الحرارة ونقل الكتلة. ويستند خلط بالموجات فوق الصوتية على مبدأ التجويف الصوتية، والذي يحدث نتيجة لفقاعات فراغ تنهار في السائل. يتميز التجويف الصوتي بقوى عالية القص واضطرابات ، بالإضافة إلى فروق عالية جدا في الضغط ودرجة الحرارة. هذه القوى تعزيز التفاعل الكيميائي لtransesterification / esterification وتكثيف نقل الكتلة والحرارة، وبالتالي تحسين رد فعل تحويل وقود الديزل الحيوي بشكل كبير.
تطبيق الفوق صوتيات أثناء تحويل وقود الديزل الحيوي وقد ثبت علميا وصناعيا لتحسين كفاءة العملية. ويمكن أن يعزى التحسن في كفاءة العملية إلى انخفاض استهلاك الطاقة وتكاليف التشغيل، وانخفاض استخدام الكحول (أي الميثانول)، وتقليل الحافز، وتقصير وقت رد الفعل بشكل كبير. يتم التخلص من تكلفة الطاقة للتدفئة حيث لا يوجد أي شرط للتدفئة الخارجية. بالإضافة إلى ذلك، فصل المرحلة بين وقود الديزل الحيوي والجلسرين هو أبسط مع أقصر مرحلة فصل الوقت. عامل مهم للاستخدام التجاري للموجات فوق الصوتية في إنتاج وقود الديزل الحيوي هو توسيع نطاق بسيط إلى أي حجم، وعملية موثوقة وآمنة، فضلا عن قوة وموثوقية المعدات بالموجات فوق الصوتية (القياسية الصناعية، وقادرة على تشغيل باستمرار 24/7/365 تحت حمولة كاملة).

Hielscher ultrasonic reactor for biodiesel transesterification with superior process efficiency

نظام صناعي بالموجات فوق الصوتية مع خلية تدفق ل esterfication وقود الديزل الحيوي المضمنة وtransesterification.

Process chart showing the biodiesel process in continuous flow mode. Ultrasound can improve esterification and transesterification significantly.

يمكن تشغيل إستيريشن بالموجات فوق الصوتية وtransesterification دفعة أو عملية مضمنة مستمرة. الرسم البياني يبين عملية مضمنة بالموجات فوق الصوتية للديزل الحيوي (FAME) transesterfication.


Process chart showing the biodiesel process in batch mode. Ultrasound can improve esterification and transesterification significantly.

يمكن تشغيل إستيريشن بالموجات فوق الصوتية وtransesterification دفعة أو عملية مضمنة مستمرة. يوضح هذا المخطط عملية الدفع بالموجات فوق الصوتية لتحويل وقود الديزل الحيوي.

طلب معلومات





بالموجات فوق الصوتية بمساعدة اثنين خطوة تحويل وقود الديزل الحيوي تطبيق حمض- وقاعدة-تحفيز خطوات رد الفعل

بالنسبة ل المواد الخام ذات المحتوى العالي من ال FFA ، يتم إنتاج وقود الديزل الحيوي كرد فعل حمضي أو محفز أساسي في عملية على مرحلتين. تساهم الموجات فوق الصوتية في نوعين من ردود الفعل ، وesterification الحمضية المحفزة وكذلك الترانزستريشن المحفز بالقاعدة:

استرجاع حمضي محفز باستخدام الموجات فوق الصوتية

لعلاج فائض من الأحماض الدهنية الحرة في المواد الخام ، هناك حاجة إلى عملية استيريشن. يستخدم حمض الكبريتيك عادة كمحفز حمضي.

  • إعداد المواد الخام عن طريق التصفية والتكرير من الملوثات والمياه.
  • حل المحفز، أي حمض الكبريتيك، في الميثانول. تغذية تيار من محفز / الميثانول وخام من خلال مبادل حراري وخلاط ثابت للحصول على الخام قبل المزيج.
  • المزيج المسبق من المواد الحفازة والمواد الخام يذهب مباشرة إلى غرفة التفاعل بالموجات فوق الصوتية، حيث خلط فائقة غرامة وsonochemistry حيز التنفيذ ويتم تحويل الأحماض الدهنية الحرة إلى وقود الديزل الحيوي.
  • وأخيرا، ديووتر المنتج وإطعامه اثنين من المرحلة الثانية - الترانزديريشن بالموجات فوق الصوتية. الميثانول الرطب الحمضي هو بعد الانتعاش والتجفيف وتحييد جاهزة لإعادة استخدامها.
  • لFFA عالية جدا تحتوي على المواد الخام، وإعداد إعادة تدوير ربما المطلوبة لخفض FFA إلى مستوى معقول قبل خطوة عبر الترانس.

إسترification التفاعل باستخدام محفز حمض:
FFA + الكحول → استر + المياه

القاعدة المحفزة عبر الحدود باستخدام الموجات فوق الصوتية

ويمكن تغذية المواد الخام، التي لا تحتوي الآن إلا على كميات صغيرة من اتفاقات الشراكة التجارية، مباشرة إلى مرحلة التحول. يستخدم هيدروكسيد الصوديوم الأكثر شيوعا أو هيدروكسيد البوتاسيوم (NaOH، KOH) كمحفز أساسي.

  • حل المحفز، وهي هيدروكسيد البوتاسيوم، في الميثانول وتغذية تيارات محفز / الميثانول وخام المعالجة المسبقة من خلال خلاط ثابت للحصول على الخام قبل المزيج.
  • تغذية ما قبل المزيج مباشرة في غرفة التفاعل بالموجات فوق الصوتية لخلط التجويف عالية القص والعلاج سونوتشيميكال. منتجات رد الفعل هذا هي استرات الألكيل (أي وقود الديزل الحيوي) والجلسرين. يمكن فصل الجليسرين عن طريق التسوية أو عن طريق الطرد المركزي.
  • وقود الديزل الحيوي المنتجة بالموجات فوق الصوتية ذات جودة عالية وتصنيعها بسرعة، وكفاءة في استخدام الطاقة وفعالة من حيث التكلفة عن طريق توفير الميثانول ومحفز.

تفاعل عبر الترانس باستخدام محفز أساسي:
النفط / الدهون + الكحول → وقود الديزل الحيوي + الجلسرين

استخدام الميثانول & استعادة الميثانول

الميثانول هو عنصر رئيسي أثناء إنتاج وقود الديزل الحيوي. تحويل وقود الديزل الحيوي مدفوعة بالموجات فوق الصوتية يسمح لاستخدام أقل بكثير من الميثانول. إذا كنت تفكر الآن "لا يهمني استخدام الميثانول بلدي، لأنني استرداده على أي حال"، قد إعادة التفكير والنظر في تكلفة الطاقة العالية الباهظة التي تنطبق على خطوة التبخر (على سبيل المثال باستخدام عمود التقطير)، وهو أمر ضروري لفصل وإعادة تدوير الميثانول.
عادة ما تتم إزالة الميثانول بعد فصل وقود الديزل الحيوي والجلسرين إلى طبقتين ، مما يمنع انعكاس التفاعل. ثم يتم تنظيف الميثانول وإعادة تدويره مرة أخرى إلى بداية العملية. إنتاج وقود الديزل الحيوي عن طريق استerification مدفوعة بالموجات فوق الصوتية وtransesterification، كنت قادرا على الحد من استخدام الميثانول الخاص بك بشكل كبير، وبالتالي الحد من نفقات الطاقة العالية الباهظة لاستعادة الميثانول. استخدام مفاعلات الموجات فوق الصوتية Hielscher يقلل من الكمية المطلوبة من الميثانول الزائد بنسبة تصل إلى 50٪. نسبة الضرس بين 1:4 أو 1:4.5 (النفط : الميثانول) كافية لمعظم المواد الخام، عند استخدام خلط الموجات فوق الصوتية Hielscher.

Process chart showing the biodiesel processing steps. Ultrasound can improve esterification and transesterification significantly.

استرification بالموجات فوق الصوتية هو خطوة المعالجة المسبقة، والتي خفضت المواد الخام منخفضة الدرجة عالية في FFAs إلى استرات. في الخطوة الثانية من الترانزديريشن بالموجات فوق الصوتية ، يتم تحويل الدهون الثلاثية إلى وقود الديزل الحيوي (FAME).

طلب معلومات





الموجات فوق الصوتية زيادة كفاءة تحويل وقود الديزل الحيوي – ثبت علميا

وقد حققت العديد من مجموعة الباحثين آلية وآثار الترانسستريشن بالموجات فوق الصوتية من وقود الديزل الحيوي. على سبيل المثال ، أظهر فريق البحث في سيبيان داروين أن التجويف بالموجات فوق الصوتية زاد من النشاط الكيميائي ومعدل التفاعل مما أدى إلى زيادة كبيرة في تكوين استر. تقنية الموجات فوق الصوتية خفضت وقت رد الفعل عبر الترانس إلى 5 دقائق – بالمقارنة مع 2 ساعة لمعالجة التحريك الميكانيكية. تحويل الدهون الثلاثية (TG) إلى FAME تحت ultrasonication الحصول على 95.6929٪ wt مع الميثانول إلى النفط نسبة الأضراس من 6:1 و 1٪ ث هيدروكسيد الصوديوم كمحفز. (راجع داروين وآخرون 2010)

الموجات فوق الصوتية متوسطة الحجم والكبيرة الحجم لمعالجة وقود الديزل الحيوي

HIELSCHER الفوق’ لوازم صغيرة إلى متوسطة الحجم، فضلا عن المعالجات بالموجات فوق الصوتية الصناعية على نطاق واسع لإنتاج كفاءة وقود الديزل الحيوي في أي حجم. تقدم نظام الموجات فوق الصوتية على أي نطاق، Hielscher يمكن أن تقدم الحل المثالي لكل من صغار المنتجين والشركات الكبيرة. يمكن تشغيل تحويل وقود الديزل الحيوي بالموجات فوق الصوتية ك دفعة أو كعملية مضمنة مستمرة. التثبيت والتشغيل بسيطة وآمنة ويعطي نواتج عالية موثوق بها من جودة وقود الديزل الحيوي متفوقة.
أدناه سوف تجد الاجهزة المفاعل الموصى بها لمجموعة من معدلات الإنتاج.

طن / ساعة
غال / ساعة
1X UIP500hdT
00،25-،5
80-160
1X UIP1000hdT
00،5-1،0
160-320
1X UIP1500hdT
0،75-1،5
240-480
2X UIP1000hdT
1،0-2،0
320-640
2X UIP1500hdT
1،5-3،0
480-960
4X UIP1500hdT
3،0-6،0
960-1920
6X UIP1500hdT
4،5-9،0
1440-2880

اتصل بنا! / اسألنا!

اطلب المزيد من المعلومات

يرجى استخدام النموذج أدناه لطلب معلومات إضافية حول المعالجات بالموجات فوق الصوتية والتطبيقات والسعر. سنكون سعداء لمناقشة العملية الخاصة بك معك ونقدم لكم نظام الموجات فوق الصوتية تلبية الاحتياجات الخاصة بك!









يرجى ملاحظة لدينا سياسة الخصوصية.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع عالية الأداء المجانسة بالموجات فوق الصوتية لخلط التطبيقات، تشتت، استحلاب واستخراج على المختبر، والطيارية ومقياس الصناعية.



الأدب / المراجع


حقائق تستحق العلم

إنتاج الديزل الحيوي

يتم إنتاج وقود الديزل الحيوي عندما يتم تحويل الدهون الثلاثية إلى استر الميثيل الدهني الحر (FAME) عن طريق تفاعل كيميائي يعرف باسم الترانزديريشن. أثناء رد فعل الترانزستريشن ، يتفاعل ثلاثي الغيلسيريدات في الزيوت النباتية أو الدهون الحيوانية في وجود محفز (مثل هيدروكسيد البوتاسيوم أو هيدروكسيد الصوديوم) مع الكحول الأولي (على سبيل المثال ، الميثانول). في رد الفعل هذا ، تتشكل إستات الألكيل من المواد الخام من الزيت النباتي أو الدهون الحيوانية. الدهون الثلاثية هي الدهون السكرية، التي يتم استرفيسيد الجلسرين مع الأحماض سلسلة طويلة، والمعروفة باسم الأحماض الدهنية. هذه الأحماض الدهنية موجودة بوفرة في الزيوت النباتية والدهون الحيوانية. وبما أنه يمكن إنتاج وقود الديزل الحيوي من مواد وسيطة مختلفة مختلفة مثل الزيوت النباتية العذراء والزيوت النباتية المستعملة وزيوت القلي المستخدمة والدهون الحيوانية مثل الشحم شحم الخنزير ، فإن كمية الأحماض الدهنية الحرة (FFAs) يمكن أن تختلف بشكل كبير. النسبة المئوية للأحماض الدهنية الحرة من الدهون الثلاثية هو عامل حاسم يؤثر على عملية إنتاج وقود الديزل الحيوي ونوعية وقود الديزل الحيوي الناتجة بشكل كبير. كمية عالية من الأحماض الدهنية الحرة يمكن أن تتداخل مع عملية التحويل وتدهور نوعية وقود الديزل الحيوي النهائي. المشكلة الرئيسية هي أن الأحماض الدهنية الحرة (FFAs) تتفاعل مع المحفزات القلوية مما يؤدي إلى تشكيل الصابون. تشكيل الصابون يسبب في وقت لاحق مشاكل فصل الجلسرين. ولذلك، فإن المواد الأولية التي تحتوي على كميات كبيرة من الFFAs تتطلب في الغالب المعالجة المسبقة (ما يسمى رد فعل استرification)، والتي يتم خلالها تحويل الFFAs إلى استرات. Ultrasonication يعزز كل من ردود الفعل، وترانسيستريشن وesterification.

التفاعل الكيميائي من استيريشن

إستيرification هو عملية الجمع بين حمض عضوي (RCOOH) مع الكحول (ROH) لتشكيل استر (RCOOR) والماء.

استخدام الميثانول في استيريشن الحمضية

عندما يتم استخدام استيريشن حمض للحد من FFAs في المواد الخام، ومتطلبات الطاقة الفورية منخفضة نسبيا. ومع ذلك، يتم إنشاء المياه أثناء رد فعل استرification – خلق الرطب، الميثانول الحمضية، والتي يجب تحييدها، المجففة وتعافى. عملية استعادة الميثانول هذه مكلفة.
وإذا كان لدى المواد الخام الأولية نسبة تتراوح بين 20 و 40 في المائة أو حتى نسب مئوية أعلى من المناطق المالية المحمية، فقد تكون هناك ضرورة لاتخاذ خطوات متعددة من أجل خفضها إلى مستويات مقبولة. وهذا يعني، حتى أكثر حمضية، يتم إنشاء الميثانول الرطب. بعد تحييد الميثانول الحمضي ، يتطلب التجفيف تقطيرا متعدد المراحل بمعدلات ارتجاع كبيرة ، مما يؤدي إلى استخدام طاقة عالية جدا.


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع عالية الأداء المجانسة بالموجات فوق الصوتية من مختبر إلى حجم الصناعية.