Производство на биодизел и преобразуване в биодизел

Преодолейте ограниченията при производството на биодизел с ултразвукови реактори! Бавната кинетика на реакцията и слабият масообмен могат значително да намалят капацитета, добива и качеството във вашата инсталация за биодизел. Ултразвуковите реактори на Hielscher преодоляват тези предизвикателства, като съществено подобряват кинетиката на трансестерификацията. В резултат на това преработката за получаване на биодизел изисква по-малък излишък от метанол и по-малки количества катализатор.

Ултразвукова кавитация: превъзходно решение за смесване

Традиционното производство на биодизел обикновено използва периодични реактори, в които енергията се подава чрез нагряване и механично смесване. Ултразвуковата кавитация предлага ефективна алтернатива, която осигурява по-добро смесване при промишленото производство на биодизел. Тази ултразвукова кавитация осигурява необходимата енергия на активация за промишлената трансестерификация за получаване на биодизел.

Основни предимства на ултразвуковата трансестерификация за получаване на биодизел:

• По-високи степени на преобразуване
• По-кратки времена на реакция
• Подобрено качество на продукта
• Възможност за преобразуване на отпадъчни масла във FAME (метилови естери на мастните киселини)

 

В този видеоурок Ви запознаваме с научните принципи, благодарение на които ултразвуковите реактори за биодизел значително подобряват производството му. Ултразвуковите реактори за биодизел на Hielscher са утвърдено мощно средство за подобряване на производствения процес, а в този урок разглеждаме принципа им на действие и показваме различни ултразвукови конфигурации за всеки производствен мащаб. Повишете ефективността и икономичността на производството на биодизел и постигнете по-високи добиви на висококачествен биодизел чрез бързо преобразуване. Същевременно ултразвуковите реактори за биодизел позволяват използването на нискокачествени масла, като отпадъчни растителни масла или отработени мазнини за готвене, и спомагат за икономията на метанол и катализатор, като допринасят за екологично и устойчиво производство на биодизел.

 

Трансестерификация за получаване на биодизел, подобрена чрез ултразвук

Производството на биодизел обикновено включва химична реакция, наречена трансестерификация, при която триглицерид (например растително масло, животинска мазнина или отработени масла за готвене) реагира с алкохол (например метанол) в присъствието на катализатор, за да се получат биодизел (метилови естери на мастните киселини) и глицерол. Ултразвуковите реактори могат да се използват за подобряване на процеса на трансестерификация по няколко начина, което води до редица предимства:

• Подобрено смесване: Ултразвуковите вълни могат да създават кавитационни мехурчета, които се свиват и разрушават бурно, причинявайки интензивно смесване и разбъркване на реакционната смес. Това води до по-добър контакт между реагентите и катализатора и съответно до по-бърза и по-пълна трансестерификация.
• Ускорена кинетика на реакцията: Високоенергийните условия, създадени от ултразвуковите вълни, могат да активират реакцията, като увеличават скоростта ѝ и съкращават времето, необходимо за достигане на дадена степен на преобразуване. Това може да доведе до по-високи добиви и по-ниски разходи.
• Намалена употреба на катализатор: Ултразвуковите реактори могат да подобрят ефективността на използване на катализатора, като осигуряват повече активни центрове за реакцията. Това означава, че за постигане на същата степен на преобразуване е необходим по-малко катализатор, което намалява разходите и въздействието върху околната среда.
• Подобрено качество на продукта: Ултразвуковите реактори могат да произвеждат биодизел с по-ниско съдържание на свободни мастни киселини, по-висока чистота и по-добри свойства на течливост при ниски температури. Това се дължи на подобреното смесване и по-бързата кинетика на реакцията, които свеждат до минимум образуването на нежелани странични продукти и примеси.

Тези предимства на ултразвуковата преработка за получаване на биодизел правят използването на система с ултразвуков реактор много икономично, тъй като ултразвуковите реактори значително подобряват ефективността, скоростта и качеството на трансестерификацията за получаване на биодизел. В обобщение това означава, че ултразвуковата обработка превръща трансестерификацията в по-устойчив процес от икономическа и екологична гледна точка.

Проблеми при конвенционалното смесване за производство на биодизел: Конвенционалната реакция на естерификация при периодична обработка обикновено е бавна, а фазовото отделяне на глицерина отнема много време, често 5 часа или повече.
 
Ултразвуковите реактори ви помагат да ускорите процеса за получаване на биодизел и едновременно да увеличите добива и качеството на биодизела при по-ниски разходи за преработка!
 

 

Предимствата на ултразвуковата трансестерификация за получаване на биодизел

Ултразвук за производство на биодизел

Биодизелът често се произвежда в периодични реактори. Ултразвуковото преобразуване в биодизел позволява непрекъсната обработка в поточна линия. Ултразвуковата обработка може да постигне добив на биодизел над 99%. Ултразвуковите реактори съкращават времето за преработка от обичайните 1 до 4 часа при периодична обработка до по-малко от 30 секунди. Още по-важно е, че ултразвуковата обработка съкращава времето за разделяне от 5 до 10 часа (при конвенционално разбъркване) до по-малко от 60 минути. Ултразвуковата обработка също помага да се намали необходимото количество катализатор с до 50% поради повишената химична активност в присъствието на кавитация. При използване на ултразвукова обработка се намалява и необходимият излишък от метанол. Друго предимство е полученото повишаване на чистотата на глицерина.
 
Ултразвуково производство на биодизел стъпка по стъпка:

1. растителното масло или животинската мазнина се смесва с метанол (за получаване на метилови естери) или етанол (за етилови естери) и натриев или калиев метоксид или хидроксид
2. сместа се нагрява, например до температури между 45 и 65degC
3. нагрятата смес се подлага на ултразвукова обработка в поточна линия за 5 до 15 секунди
4. глицеринът се утаява или се отделя с помощта на центрофуги
5. полученият чрез преобразуване биодизел се промива с вода

 
Най-често ултразвуковата обработка се извършва при повишено налягане (1 до 3bar, манометрично налягане) с помощта на подаваща помпа и регулируем клапан за противоналягане до проточната клетка.

Промишленото преобразуване в биодизел не изисква много ултразвукова енергия. Действителната потребност от енергия може да се определи в настолен мащаб, например с ултразвуков процесор с мощност 1kW като UIP1000hdT. Всички резултати от такива настолни изпитвания могат да бъдат мащабирани линейно и без никакви проблеми. При необходимост се предлагат ултразвукови устройства със сертификат ATEX, като UIP1000-Exd.

Hielscher доставя промишлено оборудване за ултразвукова преработка за получаване на биодизел в целия свят. С ултразвукови процесори с мощност до 16kW на отделно устройство няма ограничение за размера на инсталацията за биодизел или за капацитета за преработка.

Разходи за ултразвуково производство на биодизел

Ултразвуковата обработка е ефективен начин за увеличаване на скоростта на реакцията и степента на преобразуване при промишленото производство на биодизел. Разходите за ултразвукова обработка произтичат основно от инвестицията в ултразвуково оборудване, разходите за енергия и комунални услуги и поддръжката. Изключителната енергийна ефективност на ултразвуковите апарати на Hielscher помага да се намалят разходите за енергия и комунални услуги и така процесът да стане още по-екологичен. Получените разходи за ултразвуковата обработка варират между 0,1ct и 1,0ct на литър (0,4ct до 1,9ct/gallon) при използване в промишлен мащаб.
Прочетете повече за ефективността на процеса и икономическите ползи от ултразвуковото производство на биодизел!
 

 

Малка система за ултразвуково производство на биодизел

Ултразвуковата обработка може да се използва за преобразуване на масло в биодизел във всякакъв мащаб. Изображението по-долу показва малка система за преработка на 60–70L (16 до 19 галона). Това е типичната конфигурация за първоначални изследвания и демонстрация на процеса.

За проста, но високоефективна система за ултразвуково производство на биодизел ви е необходимо следното оборудване:

• един ултразвуков апарат (например UIP500hdT или UIP1000hdT) с усилвател на амплитудата, сонотрод и проточна клетка
• измервателен уред за измерване на мощност и енергия
• резервоар за преработка с обем 80L (пластмасов, например от HDPE)
• нагревателен елемент (1 до 2kW)
• резервоар с обем 10L за предварително приготвяне на каталитичната смес (пластмасов, например от HDPE)
• смесител за предварително приготвяне на каталитичната смес (бъркалка)
• помпа (центробежна, едновинтова или зъбна) за приблизително 10 до 20L/min при 1 до 3 barg
• клапан за противоналягане за регулиране на налягането в проточната клетка
• манометър за измерване на налягането на подаване

Ултразвукови реактори за превъзходна преработка за получаване на биодизел

Hielscher Ultrasonics предлага високопроизводителни ултразвукови процесори и реактори, които ще подобрят вашето производство на биодизел чрез по-високи добиви, подобрено качество на биодизела, съкратено време за преработка и по-ниски производствени разходи.

Малки и средни ултразвукови реактори за трансестерификация за получаване на биодизел

За производство на биодизел в малък и среден мащаб до 9ton/hr (2900 gal/hr) Hielscher ви предлага UIP500hdT (500 вата), UIP1000hdT (1000 вата), UIP1500hdT (1500 вата) и UIP2000hdT (2000 вата) като ултразвукови смесители с високо срязване и проточни реактори за надеждна и ефективна преработка за получаване на биодизел в поточна линия. Тези четири ултразвукови реактора са много компактни и лесни за интегриране или за добавяне към съществуващо оборудване. Те са създадени за работа при големи натоварвания в тежки условия. По-долу ще намерите препоръчителни конфигурации на реакторите за различни производствени дебити.

	ton/hr	gal/hr
1x UIP500hdT (500 вата)	0,25 до 0,5	80 до 160
1x UIP1000hdT (1000 вата)	0,5 до 1,0	160 до 320
1x UIP1500hdT (1500 вата)	0,75 до 1,5	240 до 480
1x UIP2000hdT (2000 вата)	1,0 до 2,0	320 до 640
2x UIP2000hdT (2000 вата)	2,0 до 4,0	640 до 1280
4xUIP1500hdT (1500 вата)	3,0 до 6,0	960 до 1920
6x UIP1500hdT (1500 вата)	4,5 до 9,0	1440 до 2880
6x UIP2000hdT (2000 вата)	6,0 до 12,0	1920 до 3840

Промишлени реактори за биодизел с много голям капацитет за преработка

За промишлени инсталации за производство на биодизел Hielscher предлага ултразвуковите хомогенизатори UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), 10000 (10kW) и UIP16000hdT (16kW)! Тези ултразвукови процесори са проектирани за непрекъсната обработка при високи дебити. UIP4000hdT, UIP6000hdT и UIP10000 могат да бъдат интегрирани в стандартни контейнери за морски товарни превози. Като алтернатива и четирите модела процесори се предлагат в шкафове от неръждаема стомана. Вертикалният монтаж изисква минимално пространство. По-долу ще намерите препоръчителни конфигурации за типични промишлени дебити на преработка.

	ton/hr	gal/hr
1x UIP6000hdT (6000 вата)	3,0 до 6,0	960 до 1920
3x UIP4000hdT (4000 вата)	6,0 до 12,0	1920 до 3840
5x UIP4000hdT (4000 вата)	10,0 до 20,0	3200 до 6400
3x UIP6000hdT (6000 вата)	9,0 до 18,0	2880 до 5880
3x UIP10000 (10 000 вата)	15,0 до 30,0	4800 до 9600
3x UIP16000hdT (16 000 вата)	24,0 до 48,0	7680 до 15 360
5x UIP16000hdT	40,0 до 80,0	12 800 до 25 600