Производство на биодизел & преобразуване на биодизел

Когато произвеждате биодизел, бавната кинетика на реакцията и лошият пренос на маса намаляват капацитета на вашата инсталация за биодизел, както и добива и качеството на биодизела. Ултразвуковите реактори на Hielscher значително подобряват кинетиката на трансестерификацията. Следователно за преработката на биодизел са необходими по-малко излишък на метанол и по-малко катализатор.

Биодизелът обикновено се произвежда в реактори, като се използва топлина и механично смесване като входяща енергия. Ултразвуковото кавитационно смесване е ефективна алтернатива за постигане на по-добро смесване при търговската преработка на биодизел. Ултразвуковата кавитация осигурява необходимата енергия за активиране на промишлената трансестерификация на биодизела.

 

 

Ултразвуково подобрена трансестерификация на биодизел

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

• Подобрено смесване: Ултразвуковите вълни могат да създадат кавитационни мехурчета, които се срутват силно, причинявайки интензивно смесване и разбъркване на реакционната смес. Това води до по-добър контакт между реагентите и катализатора, което води до по-бърза и по-пълна трансестерификация.
• Ускорена кинетика на реакцията: Високоенергийните условия, генерирани от ултразвуковите вълни, могат да активират реакцията, увеличавайки скоростта на реакцията и намалявайки времето за реакция, необходимо за достигане на дадено ниво на преобразуване. Това може да доведе до по-високи добиви и по-ниски разходи.
• Намалено използване на катализатори: Ултразвуковите реактори могат да подобрят ефективността на използването на катализатора, като осигурят по-активни места за реакцията. Това означава, че са необходими по-малко катализатори за постигане на същото ниво на преобразуване, намалявайки 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 студен поток. Това се дължи на подобреното смесване и по-бързата кинетика на реакцията, които минимизират образуването на нежелани странични продукти и примеси.

Тези предимства на ултразвуковата обработка на биодизел правят използването на ултразвуков реактор много икономично, тъй като използването на ултразвукови реактори значително подобрява ефективността, скоростта и качеството на трансестерификацията на биодизела. Това означава, че ултразвукът превръща трансестерификацията в по-икономически и екологично устойчив процес.

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

 

Предимствата на ултразвуковата трансестерификация на биодизел

Ултразвук за производство на биодизел

Биодизелът често се произвежда в партидни реактори. Ултразвуковото преобразуване на биодизел позволява непрекъсната поточна обработка. Ултразвукът може да постигне добив на биодизел над 99%. Ултразвуковите реактори намаляват времето за обработка от конвенционалната 1 до 4 часа партидна обработка до по-малко от 30 секунди. По-важното е, че ултразвукът намалява времето за разделяне от 5 на 10 часа (при конвенционално разбъркване) до по-малко от 60 минути. Ултразвукът също така помага за намаляване на необходимото количество катализатор с до 50% поради повишената химическа активност при наличие на кавитация. При използване на ултразвук се намалява и необходимото количество излишен метанол. Друго предимство е произтичащото от това увеличаване на чистотата на глицерина.
 
Ултразвуково производство на биодизел стъпка по стъпка:

1. растителното масло или животинската мазнина се смесват с метанола (който произвежда метилови естери) или етанола (за етилови естери) и натриев или калиев метоксид или хидроксид
2. сместа се загрява, например до температури между 45 и 65°C
3. Нагрятият микс се ултразвуков звук за 5 до 15 секунди
4. глицеринът изпада или се отделя с помощта на центрофуги
5. преработеният биодизел се измива с вода

 
Най-често ултразвукът се извършва при повишено налягане (1 до 3 бара, манометрично налягане) с помощта на захранваща помпа и регулируем клапан за обратно налягане до поточната клетка.

Индустриалното преобразуване на биодизел не се нуждае от много ултразвукова енергия. Действителната нужда от енергия може да се определи в настолен мащаб, като се използва например ултразвуков процесор с мощност 1 kW като UIP1000hdT. Всички резултати от такива настолни изпитвания могат да бъдат увеличени линейно и без никакви проблеми. Ако е необходимо, са налични сертифицирани от ATEX ултразвукови устройства, като например UIP1000-Exd.

Hielscher доставя индустриално ултразвуково оборудване за обработка на биодизел по целия свят. С ултразвукови процесори с мощност до 16kW на едно устройство, няма ограничение в размера на инсталацията за биодизел или капацитета за обработка.

Разходи за производство на ултразвуков биодизел

Ултразвукът е ефективно средство за увеличаване на скоростта на реакцията и скоростта на преобразуване в търговското производство на биодизел. Разходите за ултразвукова обработка са резултат главно от инвестициите в ултразвуково оборудване, комунални разходи и поддръжка. Изключителната енергийна ефективност на ултразвуковите апарати Hielscher спомага за намаляване на разходите за комунални услуги и по този начин прави този процес още по-екологичен. Получените разходи за ултразвук варират между 0,1ct и 1,0ct на литър (0,4ct до 1,9ct/галон), когато се използват в търговски мащаб.
Прочетете повече за ефективността на процеса и икономическите ползи от производството на ултразвуков биодизел!
 

 

Ултразвукова биодизелова настройка в малък мащаб

Ултразвукът може да се използва за превръщане на масло в биодизел във всякакъв мащаб. Снимката по-долу показва малка мащабна настройка за обработка на 60-70L (16 до 19 галона). Това е типичната настройка за първоначални проучвания и демонстрация на процеси.

За проста, но високоефективна ултразвукова настройка на биодизел се нуждаете от следното оборудване:

• един ултразвуков апарат (напр. UIP500hdT или UIP1000hdT) с бустер, сонотрод и проточна клетка
• измервател на мощност за измерване на мощност и енергия
• 80L резервоар за обработка (пластмаса, напр. HDPE)
• нагревателен елемент (1 до 2kW)
• 10L резервоар за предварително смесване на катализатор (пластмаса, напр. HDPE)
• Катализатор (бъркалка)
• помпа (центрофуга, моно или зъбна колела) за около 10 до 20 л/мин при 1 до 3 бара
• клапан за обратно налягане за регулиране на налягането в проточната клетка
• манометър за измерване на налягането на подаване

Ултразвукови реактори за превъзходна преработка на биодизел

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

Малки и средни ултразвукови реактори за трансестерификация на биодизел

За производство на малък и среден биодизел до 9 тона/час (2900 gal/h), Hielscher ви предлага UIP500hdT (500 вата), UIP1000hdT (1000 вата), UIP1500hdT (1500 вата) и UIP2000hdT (2000 вата) като ултразвукови смесители с висока степен на срязване с проточни реактори за надеждна и ефективна поточна обработка на биодизел. Тези четири ултразвукови реактора са много компактни, лесни за интегриране или преоборудване. Те са създадени за тежка работа в тежки условия. По-долу ще намерите препоръчителни настройки на реактора за различни производствени норми.

	тон/час	гал/час
1x UIP500hdT (500 вата)	0.25 до 0.5	80 до 160
1x UIP1000hdT (1000 вата)	0от .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
4 пътиUIP1500hdT (1500 вата)	3,0 до 6,0	960 до 1920 г.
6 пъти UIP1500hdT (1500 вата)	4,5 до 9,0	1440 до 2880
6 пъти UIP2000hdT (2000 вата)	6,0 до 12,0	1920 до 3840

Индустриални биодизелови реактори с много голяма производителност

За инсталации за производство на биодизел за промишлена преработка Hielscher предлага ултразвукови хомогенизатори UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), 10000 (10kW) и UIP16000hdT (16kW)! Тези ултразвукови процесори са предназначени за непрекъсната обработка на високи дебити. UIP4000hdT, UIP6000hdT и UIP10000 могат да бъдат интегрирани в стандартни морски товарни контейнери. Като алтернатива и четирите модела процесори се предлагат в шкафове от неръждаема стомана. Изправената инсталация изисква минимално пространство. По-долу ще намерите препоръчителните настройки за типични скорости на промишлена обработка.

	тон/час	гал/час
1x UIP6000hdT (6000 вата)	3,0 до 6,0	960 до 1920 г.
3 пъти UIP4000hdT (4000 вата)	6,0 до 12,0	1920 до 3840
5 пъти UIP4000hdT (4000 вата)	10.0 до 20.0	3200 до 6400
3 пъти UIP6000hdT (6000 вата)	От 9,0 до 18,0	От 2880 до 5880
3 пъти UIP10000 (10 000 вата)	от 15,0 до 30,0	4800 до 9600
3 пъти UIP16000hdT (16 000 вата)	От 24,0 до 48,0	7680 до 15360
5 пъти UIP16000hdT	40,0 до 80,0	12800 до 25600