Üstün Proses və Xərc Effektivliyi ilə Biodizel İstehsalı

Ultrasonik qarışdırma yüksək səmərəli və sərfəli biodizel istehsalı üçün üstün texnologiyadır. Ultrasonik kavitasiya kütləvi ötürülməni kəskin şəkildə yaxşılaşdırır, bununla da istehsal xərclərini və emal müddətini azaldır. Eyni zamanda, keyfiyyətsiz yağlar və piylər (məsələn, tullantı yağları) istifadə edilə bilər və biodizel keyfiyyəti yaxşılaşdırılır. Hielscher Ultrasonics istənilən istehsal miqyası üçün yüksək performanslı, möhkəm ultrasəs qarışdırma reaktorlarını təmin edir. Biyodizel istehsalınızın sonikasiyadan necə faydalanacağını oxuyun!

Ultrasəsdən istifadə edərək biodizel istehsalının faydaları

Biodizel (yağ turşusu metil efiri, qısaldılmış FAME) katalizatordan istifadə etməklə lipid xammalının (triqliseridlər, məsələn, bitki yağı, işlənmiş yemək yağları, heyvan mənşəli yağlar, yosun yağı) və spirtin (metanol, etanol) transesterifikasiyası reaksiyasının məhsuludur. (məsələn, kalium hidroksid KOH).
Problem: Ənənəvi qarışdırma ilə adi biodizel çevrilməsində, neftin və spirtin transesterifikasiya reaksiyasının hər iki reaktivinin qarışmayan təbiəti zəif kütlə ötürmə sürətinə gətirib çıxarır ki, bu da səmərəsiz biodizel istehsalı ilə nəticələnir. Bu səmərəsizlik uzun reaksiya vaxtları, daha yüksək metanol-yağ molar nisbətləri, yüksək katalizator tələbləri, yüksək proses temperaturları və yüksək qarışdırma sürətləri ilə xarakterizə olunur. Bu amillər adi biodizel istehsalını bahalı prosesə çevirən əhəmiyyətli xərclərdir.
Həlli: Ultrasonik qarışdırma reaktivləri yüksək effektiv, sürətli və ucuz şəkildə emulsiya edir ki, neft-metanol nisbəti yaxşılaşdırılsın, katalizator tələbləri azalsın, reaksiya müddəti və reaksiya temperaturu aşağı salınsın. Beləliklə, resurslara (yəni, kimyəvi maddələr və enerji), o cümlədən vaxta qənaət edilir, emal xərcləri azalır, eyni zamanda biodizelin keyfiyyəti və istehsalın rentabelliyi əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşır. Bu faktlar ultrasəs qarışdırmağı effektiv biodizel istehsalı üçün üstünlük verilən texnologiyaya çevirir.
Tədqiqat və sənaye biodizel istehsalçıları, hətta keyfiyyətsiz yağlar və piylər xammal kimi istifadə edildikdə belə, ultrasəs qarışdırmanın biodizel istehsal etmək üçün yüksək qənaətcil bir yol olduğunu təsdiqləyirlər. Ultrasəs prosesinin intensivləşdirilməsi ASTM D6751 və EN 14212 spesifikasiyalarının keyfiyyət standartlarına cavab verən biodizel istehsal etməyə imkan verən artıq metanol və katalizatorun istifadəsini azaldaraq çevrilmə sürətini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır. (müq. Abdullah və başqaları, 2015)

Sonikasiyadan istifadə edərək trigliseridlərin biodizel (FAME) daxil transesterifikasiyası sürətlənmiş reaksiya və əhəmiyyətli dərəcədə yüksək effektivliyə səbəb olur.

Biodizel İstehsalında Ultrasonik Qarışığın Çoxlu Üstünlükləri

Ultrasəs qarışdırma reaktorları asanlıqla istənilən yeni qurğuya inteqrasiya oluna bilər, eləcə də mövcud biodizel zavodlarına retro-quraşdırıla bilər. Hielscher ultrasəs qarışdırıcısının inteqrasiyası hər hansı bir biodizel qurğusunu yüksək performanslı istehsal zavoduna çevirir. Sadə quraşdırma, möhkəmlik və istifadəçinin rahatlığı (istismar üçün xüsusi təlim tələb olunmur) istənilən obyekti yüksək səmərəli biodizel zavoduna yüksəltməyə imkan verir. Aşağıda biz sizə müstəqil üçüncü tərəflər tərəfindən sənədləşdirilmiş üstünlüklərin elmi cəhətdən sübut edilmiş nəticələrini təqdim edirik. Rəqəmlər ultrasəs biodizel qarışığının hər hansı bir ənənəvi qarışdırma texnikasından üstünlüyünü sübut edir.

Axın sxemi təkmilləşdirilmiş proses səmərəliliyi üçün ultrasəs qarışdırma da daxil olmaqla biodizel istehsalı addımlarını göstərir.

Səmərəlilik və Xərc Müqayisəsi: Ultrasəs və Mexanik Qarışdırma

Gholami və b. (2021) müqayisəli tədqiqatlarında ultrasəs transesterifikasiyasının mexaniki qarışdırma ilə müqayisədə üstünlüklərini təqdim edir (yəni, bıçaqlı qarışdırıcı, çarx, yüksək kəsici qarışdırıcı).
İnvestisiya xərcləri: Ultrasəs prosessoru və UIP16000 reaktoru cəmi 1,2mx 0,6m ayaq izi ilə 192-384 t biodizel/gün istehsal edə bilir. Müqayisə üçün, mexaniki qarışdırma (MS) üçün mexaniki qarışdırma prosesində uzun reaksiya müddəti səbəbindən daha böyük reaktor tələb olunur ki, bu da reaktorun qiymətinin əhəmiyyətli dərəcədə artmasına səbəb olur. (bax. Qulami və başqaları, 2020)
Emal xərcləri: Ultrasəs biodizel istehsalı üçün emal xərcləri qarışdırma prosesi ilə müqayisədə 7,7% aşağıdır, əsasən sonikasiya prosesi üçün ümumi investisiyanın aşağı olması səbəbindən. Kimyəvi maddələrin qiyməti (katalizator, metanol/spirt) hər iki prosesdə, sonikasiya və mexaniki qarışdırmada üçüncü ən böyük xərc sürücüsüdür. Lakin, ultrasəs biodizel çevrilməsi üçün kimyəvi xərclər mexaniki qarışdırma ilə müqayisədə xeyli aşağıdır. Kimyəvi maddələrin xərc hissəsi təqribəndir. Son biodizel dəyərinin 5%-i. Metanol, natrium hidroksid və fosfor turşusunun daha az istehlakı səbəbindən ultrasəs biodizel prosesində kimyəvi maddələrin dəyəri mexaniki qarışdırma prosesindən 2,2% aşağıdır.
Enerji xərcləri: Ultrasəs qarışdırıcı reaktorun sərf etdiyi enerji mexaniki qarışdırıcıdan təxminən üç dəfə azdır. Enerji istehlakında bu nəzərəçarpacaq azalma akustik/ultrasəs kavitasiya fenomenini xarakterizə edən saysız-hesabsız boşluqların əmələ gəlməsi və dağılması nəticəsində yaranan intensiv mikro-qarışdırma və qısaldılmış reaksiya vaxtının məhsuludur (Gholami et al., 2018). Bundan əlavə, ənənəvi qarışdırıcı ilə müqayisədə, ultrasəs qarışdırma prosesi zamanı metanolun bərpası və biodizelin təmizlənməsi mərhələləri üçün enerji sərfi müvafiq olaraq 26,5% və 1,3% azalır. Bu azalma ultrasəs transesterifikasiya prosesində bu iki distillə sütununa daxil olan metanolun daha az miqdarı ilə bağlıdır.
Tullantıların atılması xərcləri: Ultrasonik kavitasiya texnologiyası həmçinin tullantıların atılması xərclərini nəzərəçarpacaq dərəcədə azaldır. Sonikasiya prosesində bu xərc, daha yüksək reaktor çevrilməsi və daha az miqdarda istehlak edilən spirt səbəbiylə tullantıların istehsalının əhəmiyyətli dərəcədə azalması nəticəsində, qarışdırma prosesində olanın təxminən beşdə birini təşkil edir.
İstifadə olunmuş qəhvə zəminlərindən yağların ultrasəs biodizel çevrilməsi haqqında daha çox oxuyun!
Ətraf mühitə uyğunluq: Çox yüksək ümumi səmərəlilik, azaldılmış kimyəvi istehlak, aşağı enerji tələbləri və azaldılmış tullantılar sayəsində ultrasəs biodizel istehsalı ənənəvi biodizel istehsal proseslərindən əhəmiyyətli dərəcədə daha ekoloji cəhətdən təmizdir.

Nəticə – Ultrasonics Biodizel İstehsal Effektivliyini artırır

Elmi qiymətləndirmə biodizel istehsalı üçün adi mexaniki qarışdırma ilə müqayisədə ultrasəs qarışdırmanın aydın üstünlüklərini göstərir. Ultrasəs biodizel emalının üstünlüklərinə ümumi kapital qoyuluşu, məhsulun ümumi dəyəri, xalis cari dəyər və daxili gəlir dərəcəsi daxildir. Ultrasəs kavitasiya prosesinə qoyulan ümumi sərmayənin miqdarı digərlərindən təxminən 20,8% azdır. Ultrasəs reaktorlarından istifadə məhsulun xərclərini 5,2% azaldıb – bakirə kanola yağı istifadə edərək. Sonikasiya həm də işlənmiş yağları (məsələn, istifadə edilmiş yemək yağları) emal etməyə imkan verdiyindən, istehsal xərcləri daha da əhəmiyyətli dərəcədə azaldıla bilər. Gholami və b. (2021) müsbət xalis cari dəyərə görə ultrasəs kavitasiya prosesinin biodizel istehsalı üçün qarışdırma texnologiyasının daha yaxşı seçimi olduğu qənaətinə gəlir.
Texniki nöqteyi-nəzərdən ultrasəs kavitasiyasının ən mühüm təsirləri prosesin əhəmiyyətli səmərəliliyini və reaksiya müddətinin azaldılmasını əhatə edir. Çoxsaylı vakuum qabarcıqlarının əmələ gəlməsi və dağılması – akustik / ultrasəs kavitasiyası kimi tanınır – reaksiya müddətini qarışdırılmış tank reaktorunda bir neçə saatdan ultrasəs kavitasiya reaktorunda bir neçə saniyəyə qədər azaldın. Bu qısa qalma müddəti kiçik bir yer izi olan bir axın reaktorunda biodizel istehsalına imkan verir. Ultrasəs kavitasiya reaktoru həmçinin enerji və material tələblərinə faydalı təsir göstərir, enerji istehlakını qarışdırılmış tank reaktorunun istehlak etdiyinin təxminən üçdə birinə, metanol və katalizator istehlakını isə 25% azaldır.
İqtisadi nöqteyi-nəzərdən, ultrasəs kavitasiya prosesinin ümumi sərmayəsi mexaniki qarışdırma prosesindən daha aşağıdır, əsasən reaktorun dəyərinin təxminən 50% və 11.6% azalması və metanol distillə sütununun dəyəri. Ultrasəs kavitasiya prosesi həmçinin kanola yağı istehlakının 4% azalması, ümumi investisiyanın azaldılması, kimyəvi maddələrin 2,2% aşağı istehlakı və 23,8% aşağı kommunal tələblərə görə biodizel istehsal xərclərini azaldır. Mexanik şəkildə qarışdırılmış prosesdən fərqli olaraq, ultrasəs emal müsbət cari dəyəri, daha qısa geri ödəmə müddəti və daha yüksək daxili gəlir dərəcəsinə görə məqbul bir investisiyadır. Ultrasonik kavitasiya prosesi ilə əlaqəli texno-iqtisadi faydalara əlavə olaraq, mexaniki qarışdırma prosesindən daha ekoloji cəhətdən təmizdir. Ultrasonik kavitasiya reaktorda daha yüksək konversiya və bu prosesdə spirt istehlakının azalması səbəbindən tullantı axınının 80% azalması ilə nəticələnir. (müq. Qulami və başqaları, 2021)

Seçdiyiniz katalizatordan istifadə edin

Biodizelin ultrasəs transesterifikasiyası prosesi həm qələvi, həm də əsas katalizatorlardan istifadə etməklə effektiv olduğu sübut edilmişdir. Məsələn, Shinde və Kaliaguine (2019) müxtəlif katalizatorlardan, yəni natrium hidroksid (NaOH), kalium hidroksid (KOH), (CH) istifadə edərək, ultrasəs və mexaniki bıçaq qarışdırma səmərəliliyini müqayisə etdi.₃ONa), tetrametil ammonium hidroksid və dörd guanidin (Propil-2,3-disikloheksil quanidin (PCHG), 1,3-disikloheksil 2 n-oktil guanidin (DCOG), 1,1,3,3-tetrametil quanidin (TMG), 1,3-difenil guanidin (DPG)). Ultrasəs qarışdırma (35º-də) biodizel istehsalı üçün daha yüksək məhsuldarlıq və dönüşüm dərəcəsi ilə mexaniki qarışdırma (65º-də) üstündür. Ultrasəs sahəsində kütlə ötürülməsinin səmərəliliyi mexaniki qarışdırma ilə müqayisədə transesterifikasiya reaksiyasının sürətini artırdı. Sonication bütün sınaqdan keçirilmiş katalizatorlar üçün mexaniki qarışdırmadan üstün olmuşdur. Transesterifikasiya reaksiyasının ultrasəs kavitasiyası ilə aparılması biodizel istehsalı üçün enerjiyə qənaətcil və sənaye baxımından əlverişli alternativdir. Geniş istifadə olunan KOH və NaOH katalizatorlarından başqa, həm quanidin katalizatorları, propil-2,3 disikloheksilquanidin (PCHG) və 1,3-disikloheksil 2 n-oktilquanidin (DCOG) hər ikisi biodizel çevrilməsi üçün maraqlı alternativlər kimi göstərilmişdir.
Mootabadi və başqaları. (2010) CaO, BaO və SrO kimi müxtəlif qələvi metal oksid katalizatorlarından istifadə edərək palma yağından ultrasəs köməyi ilə biodizel sintezini araşdırdı. Ultrasəs köməyi ilə biodizel sintezində katalizatorun fəaliyyəti ənənəvi maqnit qarışdırma prosesi ilə müqayisə edildi və məlum oldu ki, ultrasəs prosesi 60 dəqiqə ərzində BaO-dan istifadə edərək 95,2% məhsul göstərdi, əks halda bu proses 3-4 saat davam edir. ənənəvi qarışdırma prosesi. Optimal şəraitdə ultrasəs köməyi ilə transesterifikasiya üçün ənənəvi qarışdırma ilə 2-4 saat ilə müqayisədə 95% məhsul əldə etmək üçün 60 dəqiqə tələb olunurdu. Həmçinin, ultrasəs ilə 60 dəqiqə ərzində əldə edilən məhsuldarlıq katalizator kimi CaO-dan istifadə etməklə 5,5%-dən 77,3%-ə, katalizator kimi SrO-dan istifadə etməklə 48,2%-dən 95,2%-ə və katalizator kimi BaO istifadə etməklə 67,3%-dən 95,2%-ə yüksəldi.

Katalizator kimi müxtəlif guanidinlərdən (3% mol) istifadə edərək biodizel istehsalı. (A) Mexanik qarışdırıcı partireaktor: (metanol:kanola yağı) 4:1, temperatur 65ºC; (B) Ultrasəs toplu reaktoru: ultrasəs cihazı UP200St, (metanol:kanola yağı) 4:1, 60% ABŞ amplitudası, temperatur 35ºC. Ultrasəslə idarə olunan qarışdırma mexaniki qarışdırmadan çox üstündür.
(Tədqiqat və qrafiklər: Shinde və Kaliaguine, 2019)

Üstün Biodizel Emalı üçün Yüksək Performanslı Ultrasəs Reaktorları

Hielscher Ultrasonics yüksək məhsuldarlıq, təkmilləşdirilmiş keyfiyyət, azaldılmış emal müddəti və aşağı istehsal xərcləri ilə nəticələnən təkmilləşdirilmiş biodizel istehsalı üçün yüksək performanslı ultrasəs prosessorları və reaktorları təklif edir.

Kiçik və Orta Ölçekli Biodizel Reaktorları

9 ton/saata (2900 gal/saat) qədər kiçik və orta ölçülü biodizel istehsalı üçün Hielscher sizə təklif edir UIP500hdT (500 vat), UIP1000hdT (1000 vat), UIP1500hdT (1500 vat), və UIP2000hdT (2000 vat) ultrasəs yüksək kəsici mikser modelləri. Bu dörd ultrasəs reaktoru çox yığcamdır, inteqrasiya etmək və ya yenidən quraşdırmaq asandır. Onlar sərt mühitlərdə ağır iş üçün tikilir. Aşağıda bir sıra istehsal dərəcələri üçün tövsiyə olunan reaktor quraşdırmalarını tapa bilərsiniz.

Çox böyük məhsuldarlıqlı sənaye biodizel reaktorları

Hielscher sənaye emalı üçün biodizel istehsalı zavodlarını təklif edir UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kVt), UIP10000 (10kVt) və UIP16000hdT (16kVt) ultrasəs homojenizatorları! Bu ultrasəs prosessorları yüksək axın sürətlərinin davamlı işlənməsi üçün nəzərdə tutulmuşdur. UIP4000hdT, UIP6000hdT və UIP10000 standart dəniz yük konteynerlərinə inteqrasiya oluna bilər. Alternativ olaraq, bütün dörd prosessor modelləri paslanmayan polad şkaflarda mövcuddur. Dik quraşdırma minimum yer tələb edir. Aşağıda tipik sənaye emal dərəcələri üçün tövsiyə olunan quraşdırmaları tapa bilərsiniz.