Proizvodnja biodizela & Biodiesel Conversion
Kada pravite biodizel, spora kinetika reakcije i loš prijenos mase smanjuju kapacitet postrojenja za biodizel, kao i prinos i kvalitet biodizela. Hielscher ultrazvučni reaktori značajno poboljšavaju kinetiku transesterifikacije. Stoga je za preradu biodizela potreban manji višak metanola i manje katalizatora.
Biodizel se obično proizvodi u šaržnim reaktorima koristeći toplinu i mehaničko miješanje kao unos energije. Ultrazvučno kavitacijsko miješanje je efikasna alternativa za postizanje boljeg miješanja u komercijalnoj preradi biodizela. Ultrazvučna kavitacija obezbeđuje potrebnu energiju aktivacije za industrijsku transesterifikaciju biodizela.
Ultrazvučno poboljšana transesterifikacija biodizela
Proizvodnja biodizela obično uključuje kemijsku reakciju zvanu transesterifikacija, u kojoj triglicerid (kao što su biljno ulje, životinjska mast, istrošena ulja za kuhanje) reagira s alkoholom (kao što je metanol) u prisustvu katalizatora za proizvodnju biodizela (metil estera masnih kiselina). ) i glicerol. Ultrazvučni reaktori se mogu koristiti za poboljšanje procesa transesterifikacije na nekoliko načina, što dovodi do nekoliko prednosti:
- Poboljšano miješanje: Ultrazvučni talasi mogu stvoriti kavitacijske mjehuriće koji se naglo srušavaju, uzrokujući intenzivno miješanje i agitaciju reakcione smjese. To dovodi do boljeg kontakta između reaktanata i katalizatora, što rezultira bržom i potpunijom transesterifikacijom.
- Kinetika ubrzane reakcije: Visokoenergetski uvjeti generirani ultrazvučnim valovima mogu aktivirati reakciju, povećavajući brzinu reakcije i smanjujući vrijeme reakcije potrebno za postizanje datog nivoa konverzije. To može rezultirati većim prinosima i nižim troškovima.
- Smanjena upotreba katalizatora: Ultrazvučni reaktori mogu poboljšati efikasnost upotrebe katalizatora obezbeđujući aktivnija mesta za reakciju. To znači da je potrebno manje katalizatora za postizanje istog nivoa konverzije, smanjenje troškova i uticaja na životnu sredinu.
- Poboljšan kvalitet proizvoda: Ultrazvučni reaktori mogu proizvesti biodizel sa nižim sadržajem slobodnih masnih kiselina, većom čistoćom i boljim svojstvima hladnog protoka. To je zbog poboljšanog miješanja i brže kinetike reakcije, što minimizira stvaranje neželjenih nusproizvoda i nečistoća.
Ove prednosti ultrazvučne obrade biodizela čine upotrebu ultrazvučnog reaktora visoko ekonomičnom jer upotreba ultrazvučnih reaktora značajno poboljšava efikasnost, brzinu i kvalitet transesterifikacije biodizela. To znači ukratko da ultrazvuk pretvara transesterifikaciju u ekonomski i ekološki održiviji proces.
Problemi konvencionalnog miješanja biodizela: Konvencionalna reakcija esterifikacije u serijskoj obradi ima tendenciju da bude spora, a fazno odvajanje glicerina je dugotrajno, često traje 5 sati ili više.
Ultrazvučni reaktori vam pomažu da ubrzate proces biodizela i istovremeno povećate prinos i kvalitet biodizela uz niže troškove obrade!

Industrijski ultrasonikator UIP2000hdT sa protočnom ćelijom FC2T500k za inline esterfikaciju i transesterifikaciju biodizela.
Prednosti ultrazvučne transesterifikacije biodizela
- Veći prinosi biodizela zahvaljujući poboljšanom miješanju
- Povećana kvaliteta biodizela
- Koristite čak i najsiromašnije ulje kao sirovinu
- Kontinuirana inline obrada
- Manje metanola
- Manje katalizatora
- Ušteda vremena zbog velike brzine konverzije
- uštedu energije
- Jednostavan i siguran rad
- Robusnost i nisko održavanje
- Visoke performanse: 24/7 rad pod punim opterećenjem

“Veoma smo zadovoljni Hielscherovom opremom i uslugom i imamo svu namjeru uključiti Hielscher ultrazvučnu tehnologiju u sve naše buduće poduhvate.”
Todd Stephens, Tulsa Biofuels
Ultrazvuk za proizvodnju biodizela
Biodizel se često proizvodi u šaržnim reaktorima. Ultrazvučna konverzija biodizela omogućava kontinuiranu inline obradu. Ultrazvukom se može postići prinos biodizela od preko 99%. Ultrazvučni reaktori skraćuju vrijeme obrade s konvencionalne serije od 1 do 4 sata na manje od 30 sekundi. Što je još važnije, ultrazvučna obrada smanjuje vrijeme odvajanja sa 5 na 10 sati (koristeći konvencionalno miješanje) na manje od 60 minuta. Ultrasonication također pomaže u smanjenju potrebne količine katalizatora do 50% zbog povećane kemijske aktivnosti u prisustvu kavitacije. Kada koristite ultrazvučnu obradu, smanjuje se i količina potrebnog viška metanola. Još jedna prednost je rezultirajuće povećanje čistoće glicerina.
Proizvodnja ultrazvučnog biodizela korak po korak:
- biljno ulje ili životinjska mast se miješaju s metanolom (koji stvara metil ester) ili etanolom (za etil estere) i natrijevim ili kalijevim metoksidom ili hidroksidom
- smjesa se zagrijava, npr. do temperature između 45 i 65°C
- zagrijana mješavina se obrađuje sonikacijom u liniji 5 do 15 sekundi
- glicerin ispada ili se odvaja pomoću centrifuga
- pretvoreni biodizel se ispere vodom
Najčešće se ultrazvuk izvodi pri povišenom pritisku (1 do 3 bara, manometarski pritisak) pomoću pumpe za napajanje i podesivog ventila za povratni pritisak pored protočne ćelije.
Industrijska konverzija biodizela ne zahtijeva mnogo ultrazvučne energije. Stvarna potreba za energijom može se odrediti na stolnoj skali koristeći npr. ultrazvučni procesor od 1kW kao što je UIP1000hdT. Svi rezultati iz ovakvih bench-top ispitivanja mogu se linearno i bez ikakvih problema povećati. Ako je potrebno, dostupni su ultrazvučni uređaji sa ATEX certifikatom, kao što su UIP1000-Exd.
Hielscher isporučuje industrijsku ultrazvučnu opremu za obradu biodizela širom svijeta. Uz ultrazvučne procesore snage do 16 kW po jednom uređaju, nema ograničenja u veličini postrojenja za biodizel ili kapacitetu obrade.
Troškovi proizvodnje ultrazvučnog biodizela
Ultrazvuk je efikasno sredstvo za povećanje brzine reakcije i stope konverzije u komercijalnoj proizvodnji biodizela. Troškovi ultrazvučne obrade proizlaze uglavnom iz ulaganja u ultrazvučnu opremu, komunalnih troškova i održavanja. Izvanredna energetska efikasnost Hielscher ultrasonicatora pomaže u smanjenju troškova komunalnih usluga i time čini ovaj proces još zelenijim. Rezultirajući troškovi ultrazvučne obrade variraju između 0,1 ct i 1,0 ct po litri (0,4 ct do 1,9 ct/galon) kada se koristi u komercijalnim razmjerima.
Pročitajte više o efikasnosti procesa i ekonomskim prednostima ultrazvučne proizvodnje biodizela!

Ultrazvučno miješanje uvelike smanjuje specifičnu potrošnju energije u proizvodnji biodizela u odnosu na hidrodinamičko magnetno miješanje i miksere sa visokim smicanjem.
Ultrazvučni biodizel malog obima
Ultrasonication se može koristiti za pretvaranje nafte u biodizel u bilo kojoj mjeri. Slika ispod prikazuje postavku male skale za preradu 60-70L (16 do 19 galona). Ovo je tipična postavka za početne studije i demonstraciju procesa.

3x ultrasonikatori od 1kW modela 1000hdT sa ultrazvučnim protočnim reaktorom za visoko efikasnu konverziju biodizela.
- jedan ultrasonikator (npr. UIP500hdT ili UIP1000hdT) sa pojačivačem, sonotrodom i protočnom ćelijom
- mjerač snage za mjerenje snage i energije
- 80L rezervoar za obradu (plastika, npr. HDPE)
- grijaći element (1 do 2kW)
- 10L spremnik za premiks katalizatora (plastika, npr. HDPE)
- premikser za katalizator (mješalica)
- pumpa (centrifuga, mono ili zupčasta) za cca. 10 do 20 L/min pri 1 do 3 bara
- povratni ventil za podešavanje pritiska u protočnoj ćeliji
- manometar za mjerenje ulaznog pritiska
Ultrazvučni reaktori za vrhunsku obradu biodizela
Hielscher Ultrasonics nudi ultrazvučne procesore i reaktore visokih performansi, koji će poboljšati vašu proizvodnju biodizela većim prinosima biodizela, poboljšanom kvalitetom biodizela, skraćenim vremenom obrade i nižim troškovima proizvodnje.
Ultrazvučni reaktori malog i srednjeg obima za transesterifikaciju biodizela
Za proizvodnju biodizela male i srednje veličine do 9 tona/h (2900 gal/h), Hielscher vam nudi UIP500hdT (500 vati), UIP1000hdT (1000 vati), UIP1500hdT (1500 vati) i UIP20000hd0 kao ultra mikseri sa visokim smicanjem sa protočnim reaktorima za pouzdanu i efikasnu inline preradu biodizela. Ova četiri ultrazvučna reaktora su vrlo kompaktna, laka za integraciju ili naknadnu ugradnju. Napravljeni su za rad u teškim uslovima u teškim uslovima. Ispod ćete pronaći preporučene postavke reaktora za niz proizvodnih stopa.
tona/hr
|
gal/hr
|
|
---|---|---|
1x UIP500hdT (500 vati) |
0.25 do 0.5
|
80 do 160
|
1x UIP1000hdT (1000 vati) |
0.5 do 1.0
|
160 do 320
|
1x UIP1500hdT (1500 vati) |
0.75 do 1.5
|
240 do 480
|
1x UIP2000hdT (2000 vati) |
1.0 do 2.0
|
320 do 640
|
2x UIP2000hdT (2000 vati) |
2,0 do 4,0
|
640 do 1280
|
4xUIP1500hdT (1500 vati) |
3,0 do 6,0
|
960. do 1920. godine
|
6x UIP1500hdT (1500 vati) |
4,5 do 9,0
|
1440 do 2880
|
6x UIP2000hdT (2000 vati) |
6,0 do 12,0
|
1920. do 3840. godine
|
Industrijski biodizel reaktori vrlo velikog protoka
Za industrijsku preradu postrojenja za proizvodnju biodizela Hielscher nudi ultrazvučne homogenizatore UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), 10000 (10kW) i UIP16000hdT (16kW)! Ovi ultrazvučni procesori su dizajnirani za kontinuiranu obradu velikih brzina protoka. UIP4000hdT, UIP6000hdT i UIP10000 mogu se integrirati u standardne pomorske teretne kontejnere. Alternativno, sva četiri modela procesora dostupna su u ormarićima od nehrđajućeg čelika. Uspravna instalacija zahtijeva minimalan prostor. Ispod ćete pronaći preporučene postavke za tipične stope industrijske obrade.
tona/hr
|
gal/hr
|
1x UIP6000hdT (6000 vati) |
3,0 do 6,0
|
960. do 1920. godine
|
---|---|---|
3x UIP4000hdT (4000 vati) |
6,0 do 12,0
|
1920. do 3840. godine
|
5x UIP4000hdT (4000 vati) |
10.0 do 20.0
|
3200 do 6400
|
3x UIP6000hdT (6000 vati) |
9,0 do 18,0
|
2880 do 5880
|
3x UIP10000 (10.000 vati) |
15,0 do 30,0
|
4800 do 9600
|
3x UIP16000hdT (16.000 vati) |
24,0 do 48,0
|
7680 do 15360
|
5x UIP16000hdT |
40,0 do 80,0
|
12800 do 25600
|
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!

Ultrasonikator UIP16000hdT sposoban je za preradu biodizela od 32MMGY.
Frost & Sullivan tehnološka inovacija godine
Hielscher Ultrasonics je dobio prestižnu nagradu Frost and Sullivan Technology Innovation of the Year kao priznanje za razvoj kompanije nove ultrazvučne tehnologije za proizvodnju biodizela.
Kliknite ovdje da pročitate više o nagradi Frost and Sullivan za Hielscher Ultrasonics biodizel reaktore!
transesterifikacija – Hemijska konverzija biodizela
Proizvodnja biodizela od biljnih ulja (npr. soje, repice, jatrofe, suncokretovog sjemena), algi, životinjskih masti, kao i otpadnih jestivih ulja, uključuje bazno kataliziranu transesterifikaciju masnih kiselina metanolom ili etanolom kako bi se dobili odgovarajući metil esteri ili etil esteri . Glicerin je neizbježan nusprodukt ove reakcije.
Biljna ulja kao životinjske masti su trigliceridi sastavljeni od tri lanca masnih kiselina vezanih molekulom glicerina. Trigliceridi su estri. Esteri su kiseline, poput masnih kiselina, u kombinaciji sa alkoholom. Glicerin (= glicerol) je teški alkohol. U procesu konverzije trigliceridni estri se pretvaraju u alkil estere (= biodizel) koristeći katalizator (lužinu) i alkoholni reagens, npr. metanol, koji daje metil estere biodizel. Metanol zamjenjuje glicerin. Ovaj proces hemijske konverzije naziva se transesterifikacija.
Nakon transesterifikacije, glicerin, koji je teža faza, će potonuti na dno. Biodizel, koji je lakša faza, pluta na vrhu i može se odvojiti, npr. dekanterima ili centrifugama.
Priprema biodizela
Kalijum hidroksid (0,2 do 0,4 kg, katalizator) se rastvara u pribl. 8,5L metanola u rezervoaru za prethodno mešanje katalizatora. Ovo zahtijeva miješanje premiksa katalizatora. Rezervoar za preradu se puni sa 66L biljnog ulja. Ulje se zagrijava grijaćim elementom na 45 do 65°C.
Biodiesel Conversion
Kada se katalizator potpuno otopi u metanolu, premiks katalizatora se miješa sa zagrijanim uljem. Pumpa dovodi smjesu u protočnu ćeliju. Pomoću ventila za povratni pritisak, pritisak se podešava na 1 do 3 bara (15 do 45 psig). Recirkulaciju kroz ultrazvučni biodizel reaktor treba izvršiti cca. 20 minuta. Za to vrijeme ulje se pretvara u biodizel. Nakon toga se pumpa i ultrazvuk isključuju. Glicerin (teža faza) će se odvojiti od biodizela (lakša faza). Odvajanje traje cca. 30 do 60 minuta. Kada se odvajanje završi, glicerin se može ocijediti.
Biodiesel Washing
Kako konvertovani biodizel sadrži nečistoće, potrebno je pranje. Za pranje, voda se miješa u biodizel. Ultrazvuk može imati koristi od miješanja biodizela s vodom. Ovo povećava aktivnu površinu kao rezultat smanjenja veličine kapljica. Imajte na umu da vrlo intenzivna sonikacija može smanjiti kapljice vode na veličinu, da se formira gotovo stabilna emulzija za koju će biti potrebna posebna sredstva (npr. centrifuga) za odvajanje.
Fabrika za proizvodnju biodizela
Dijagram toka ispod prikazuje tipično podešavanje za in-line ultrazvučnu obradu ulja, metanola i katalizatora za konverziju u biodizel.

Ultrazvučna esterifikacija i transesterifikacija se mogu izvoditi kao serijski ili kontinuirani inline proces. Grafikon prikazuje ultrazvučni inline proces za transesterfikaciju biodizela (FAME).
Kontinuirana prerada i odvajanje biodizela
U postavci za kontinuiranu preradu biodizela i kontinuirano odvajanje, zagrijano ulje i premiks katalizatora se neprekidno miješaju pomoću podesivih pumpi. Ugrađeni statički mikser poboljšava homogenost dovoda u ultrazvučni reaktor. Smjesa ulje/katalizator prolazi kroz protočnu ćeliju, gdje je izložena ultrazvučnoj kavitaciji cca. 5 do 30 sekundi. Povratni ventil se koristi za kontrolu pritiska u protočnoj ćeliji. Sonicirana mješavina ulazi u reaktorsku kolonu na vrhu. Volumen reaktorske kolone je projektovan tako da daje pribl. 1 sat vremena zadržavanja u koloni. Za to vrijeme, reakcija transesterifikacije je završena. Reagirana mješavina glicerin/biodizel se pumpa u centrifugu gdje se odvaja na frakcije biodizela i glicerina. Naknadna obrada uključuje obnavljanje metanola, pranje i sušenje, a može se raditi i kontinuirano.
Ova postavka eliminira serije biodizel reaktora, konvencionalne miješalice i velike spremnike separatora.
Brzina reakcije transesterifikacije biodizela
Donji dijagrami pokazuju tipične rezultate transesterifikacije ulja uljane repice (industrijska klasa) sa natrijum metoksidom (lijevo) i kalijum hidroksidom (desno). Za oba testa, kontrolni uzorak (plava linija) je bio izložen intenzivnom mehaničkom miješanju. Crvena linija predstavlja ultrazvučni uzorak identične formulacije s obzirom na omjer volumena, koncentraciju katalizatora i temperaturu. Horizontalna os prikazuje vrijeme nakon miješanja, odnosno sonikacije. Vertikalna os prikazuje zapreminu glicerina koji se taložio na dnu. Ovo je jednostavno sredstvo za mjerenje brzine reakcije. Na oba dijagrama, sonicirani uzorak (crveni) reagira mnogo brže od kontrolnog uzorka (plavi).

Poređenje ultrazvučnog (crveni grafikon) u odnosu na konvencionalno miješanje (plavi grafikon) za proizvodnju biodizela – koristeći sa natrijum metoksidom (lijevo) i kalijum hidroksidom (desno) kao katalizatorima.
Linkovi za zalihe biodizela
Kliknite ovdje za linkove do dobavljača pumpi i rezervoara za industriju biodizela.
Hemikalije i sigurnosne informacije
Pažljivo pročitajte donje informacije kako biste spriječili komplikacije i štetne posljedice po zdravlje.
Biodiesel Chemicals
Metanol je toksičan. Može uzrokovati propadanje živaca kao rezultat dugotrajne upotrebe. Može se adsorbirati i na kožu. Ako se poprska u oči, može izazvati sljepoću, a metanol može biti smrtonosan kada se proguta. Iz tog razloga, poduzmite potrebne mjere opreza pri rukovanju metanolom. Preporučljivo je koristiti dobar respirator, kecelju i gumene rukavice.
Kalijum hidroksid (KOH) je toksičan i izaziva opekotine na koži pri kontaktu. Potrebna je dobra ventilacija.
Pobrinite se da je radni prostor dobro i temeljito prozračen kako bi isparenja mogli izlaziti. Respiratori sa patronama nisu efikasni protiv isparenja metanola. Sistem dovodnog vazduha (SCBA — Samostalni aparat za disanje) pruža bolju zaštitu od para metanola.
Biodizel i gumeni dijelovi
Duže vrijeme rada na 100% biodizel može uzrokovati komplikacije na vlažnim gumenim dijelovima (pumpa, crijeva, O-prstenovi) motora. Zamjena čeličnim dijelovima ili gumom za teške uvjete može eliminirati ovaj problem. Alternativno možete pomiješati cca. 25% konvencionalnog (fosilnog) dizela u vaš biodizel kako biste spriječili komplikacije.
Literatura / Reference
- Ali Gholami, Fathollah Pourfayaz, Akbar Maleki (2021): Techno-economic assessment of biodiesel production from canola oil through ultrasonic cavitation. Energy Reports, Volume 7, 2021. 266-277.
- Abdullah, C. S.; Baluch, Nazim; Mohtar, Shahimi (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi 77, 2015.
- Ramachandran, K.; Suganya, T.; Nagendra Gandhi, N.; Renganathan, S.(2013): Recent developments for biodiesel production by ultrasonic assist transesterification using different heterogeneous catalyst: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 22, 2013. 410-418.
- Shinde, Kiran; Serge Kaliaguine (2019): A Comparative Study of Ultrasound Biodiesel Production Using Different Homogeneous Catalysts. ChemEngineering 3, No. 1: 18; 2019.
- Leonardo S.G. Teixeira, Júlio C.R. Assis, Daniel R. Mendonça, Iran T.V. Santos, Paulo R.B. Guimarães, Luiz A.M. Pontes, Josanaide S.R. Teixeira (2009): Comparison between conventional and ultrasonic preparation of beef tallow biodiesel. Fuel Processing Technology, Volume 90, Issue 9, 2009. 1164-1166.
- Hamed Mootabadi, Babak Salamatinia, Subhash Bhatia, Ahmad Zuhairi Abdullah (2010): Ultrasonic-assisted biodiesel production process from palm oil using alkaline earth metal oxides as the heterogeneous catalysts. Fuel, Volume 89, Issue 8; 2010. 1818-1825.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi lab to industrijska veličina.