Proizvodnja biodizela & biodizel konverzije
Kada pravite biodizel, kinetika sporih reakcija i loš prenos mase smanjuju kapacitet postrojenja biodizela, kao i vaš prinos i kvalitet biodizela. Hielscherovi ultrazvučni reaktori značajno poboljšavaju kinetiku transesterifikacije. Zbog toga je za biodizelsku obradu potreban manji višak metanola i manje katalizatora.
Biodizel se obično proizvodi u serijskim reaktorima koristeći toplotno i mehaničko mešanje kao unos energije. Ultrazvučno kavitaciono mešanje je efikasna alternativa za postizanje boljeg mešanja u komercijalnoj preradi biodizela. Ultrazvučna kavitacija obezbeđuje neophodnu energiju aktivacije za industrijsku biodizelsku transesterifikaciju.
Ultrazvučno poboljšana transesterifikacija biodizela
Proizvodnja biodizela obično uključuje hemijsku reakciju zvanu transesterifikacija, u kojoj triglicerid (kao što su biljno ulje, životinjske masti, potrošena ulja za kuvanje) reaguje sa alkoholom (kao što je metanol) u prisustvu katalizatora za proizvodnju biodizela (metil esteri masnih kiselina) i glicerol. Ultrazvučni reaktori mogu se koristiti za poboljšanje procesa transesterifikacije na nekoliko načina, što dovodi do nekoliko prednosti:
- Poboljšano miješanje: Ultrazvučni talasi mogu stvoriti mjehuriće kavitacije koji se nasilno urušavaju, uzrokujući intenzivno miješanje i uznemirenost reakcijske smjese. To dovodi do boljeg kontakta između reaktanata i katalizatora, što rezultira bržom i potpunijom transesterifikacijom.
- Ubrzana kinetika reakcije: Visokoenergetski uslovi koje generišu ultrazvučni talasi mogu aktivirati reakciju, povećavajući brzinu reakcije i smanjujući vreme reakcije potrebno za postizanje datog nivoa konverzije. Ovo može rezultirati većim prinosima i nižim troškovima.
- Smanjena upotreba katalizatora: Ultrazvučni reaktori mogu poboljšati efikasnost upotrebe katalizatora pružajući aktivnija mjesta za reakciju. To znači da je potrebno manje katalizatora da bi se postigao isti nivo konverzije, smanjili troškovi i uticaj 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, koja minimizira stvaranje neželjenih nusprodukata i nečistoća.
Ove prednosti ultrazvučne obrade biodizela čine upotrebu instalacije ultrazvučnog reaktora veoma ekonomičnom, jer upotreba ultrazvučnih reaktora značajno poboljšava efikasnost, brzinu i kvalitet transesterifikacije biodizela. To znači da ultrazvučnost pretvara transesterifikaciju u ekonomski i ekološki održiviji proces.
Ultrazvučno miješanje poboljšava stopu konverzije biodizela, povećava prinos i štedi višak metanola i katalizatora.
Problemi konvencionalnog biodizelskog miješanja: Konvencionalna reakcija esterifikacije u serijskoj obradi ima tendenciju da bude spora, a fazno odvajanje glicerina oduzima dosta vremena, često traje 5 sati ili više.
Ultrazvučni reaktori vam pomažu da ubrzate proces biodizela i istovremeno povećate prinos i kvalitet biodizela uz niže troškove prerade!
Industrijski ultrazvučni sistem UIP2000hdT FC2T500k za inline biodizelsku esterfikaciju i transesterifikaciju.
Prednosti ultrazvučne biodizelske transesterifikacije
- Veći prinos biodizela zbog poboljšanog miješanja
- Povećan kvalitet biodizela
- Koristite čak i najsiromašniju naftu kao sirovinu.
- Kontinuirana linijska obrada
- Manje metanola.
- manje Catalyst
- Ušteda vremena zbog brze konverzije
- uštedu energije
- jednostavan i siguran rad
- Robustnost i slabo održavanje
- Visoke performanse: 24/7 rad pod punim opterećenjem
"Bili smo vrlo zadovoljni Hielscher je oprema i servis, a mi imamo namjeru uključivanja Hielscher ultrasonication tehnologije u svim našim budućim nastojanjima."
Todd Stephens, Tulsa Biogoriva
Ultrasonics za proizvodnju biodizel
Biodizel se često proizvodi u serijskom reaktoru. Ultrazvučna biodizelska konverzija omogućava kontinuiranu inline obradu. Ultrazvučnost može postići prinos biodizela veći od 99%. Ultrazvučni reaktori smanjuju vreme obrade sa konvencionalne obrade serije od 1 do 4 sata na manje od 30 sekundi. Što je još važnije, ultrazvučnost smanjuje vreme razdvajanja sa 5 na 10 sati (koristeći konvencionalnu uznemirenost) na manje od 60 minuta. Ultrazvučnost takođe pomaže da se smanji količina katalizatora potrebna do 50% zbog povećane hemijske aktivnosti u prisustvu kavitacije. Kada se koristi ultrazvučnost, smanjuje se i količina potrebnog metanola. Druga prednost je povećanje čistoće glicerina.
Ultrazvučna biodizelska proizvodnja korak po korak:
- biljno ulje ili životinjske masti se miješa s metanolom (što čini metil estera) ili etanol (za etil estera) i natrijev ili kalijev metoksida ili hidroksid
- mix se zagrijava, npr na temperaturama između 45 i 65degC
- Zagrejana mešavina se sonicira u liniji od 5 do 15 sekundi.
- glicerin ispada ili je odvojena pomoću centrifuge
- konvertovanu biodizel se oprati vodom
Najčešće, sonifikacija se izvodi pod povišenim pritiskom (1 do 3bar, pritisak mjerača) pomoću pumpe za napajanje i podesivog ventila pod stražnjim pritiskom pored ćelije protoka.
Industrijska biodizelska konverzija ne zahteva mnogo ultrazvučne energije. Stvarni energetski zahtjevi mogu se odrediti na benchtop skali koristeći npr. ultrazvučni procesor od 1kW kao što je UIP1000hdT. Svi rezultati takvih bench-top suđenja mogu se skalirati linearno i bez ikakvih problema. Ako je potrebno, dostupni su ATEX sertifikovani ultrazvučni uređaji, kao što su UIP1000-Exd.
Hielscher isporučuje industrijsku ultrazvučnu biodizel opremu za preradu širom sveta. Sa ultrazvučnim procesorima snage do 16kW po jednom uređaju, ne postoji ograničenje u veličini biodizel postrojenja ili kapacitetu prerade.
Troškovi Ultrazvučno Biodizel Proizvodnja
Ultrazvučnost je efikasno sredstvo za povećanje brzine reakcije i stope konverzije u komercijalnoj proizvodnji biodizela. Troškovi ultrazvučne obrade uglavnom proizilaze iz ulaganja u ultrazvučnu opremu, komunalne troškove i održavanje. Izuzetna energetska efikasnost Hielscher ultrazvučnika pomaže da se smanje troškovi korisnosti i time ovaj proces učini još zelenijim. Rezultirajući troškovi ultrazvučnosti variraju između 0,1ct i 1,0ct po litru (0,4ct do 1,9ct/gallon) kada se koriste u komercijalnom obimu.
Pročitajte više o efikasnosti procesa i ekonomičnim prednostima ultrazvučne proizvodnje biodizela!
Ultrazvučno miješanje smanjuje specifičnu potrošnju energije inbiodizel proizvodi outperformin hidrodinamički magnetsko miješanje i visoko smicanje miješalice daleko.
Ultrazvučni biodizel
Ultrazvučnost se može koristiti za pretvaranje ulja u biodizel u bilo kojoj mjeri. Slika ispod prikazuje podešavanje malog obima za obradu od 60-70L (16 do 19 galona). Ovo je tipična postavka za početne studije i demonstraciju procesa.
Ultrazvučna esterifikacija i transesterifikacija se mogu pokrenuti kao batch ili kontinuirani inline proces. Ovaj grafikon prikazuje ultrazvučni proces serije za konverziju biodizela.
3x 1kW ultrasonicators modela 1000hdT sa ultrazvučnim protočnim reaktorom za visoko efikasnu konverziju biodizela.
- jedan ultrazvučni sistem (UIP500hdT ili UIP1000hdT) sa busterom, sonotrodom i protočnom ćelijom
- mjerač snage za merenje snage i energije
- rezervoar 80L obradu (plastika, npr HDPE)
- grijača (1 do 2kW)
- 10L rezervoar katalizator premiks (plastika, npr HDPE)
- katalizator premixer (mikserom)
- pumpe (centrifuga, mono ili brzina) za cca. 10 do 20L / min pri 1 do 3 barg
- back-ventil za podešavanje tlaka u protoku ćeliji
- manometar za mjerenje sile pritiskanja
Ultrazvučni reaktori za superiornu biodizelsku obradu
Hielscher Ultrasonics nudi ultrazvučne procesore i reaktore visokih performansi, koji će poboljšati vašu proizvodnju biodizela većim prinosima biodizela, poboljšanim kvalitetom biodizela, smanjenim vremenom obrade i nižim troškovima proizvodnje.
Mali i srednji ultrazvučni reaktori 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 UIP2000hdT (2000 vati) kao pouzdane miksere za ultrazvučni protok i ultrazvučni mikser. Ova četiri ultrazvučna reaktora su veoma kompaktna, jednostavna za integraciju ili retro-fit. Napravljeni su za teške operacije u teškim okruženjima. Ispod ćete naći preporučene postavke reaktora za niz proizvodnih stopa.
|
tona / sat
|
l / h
|
|
|---|---|---|
| 1x UIP500hdT (500 vata) |
00,25-0,5
|
80-160
|
| 1x UIP1000hdT (1000 vata) |
00,5-1,0
|
160-320
|
| 1x UIP1500hdT (1500 vata) |
00,75-1,5
|
240-480
|
| 1x UIP2000hdT (2000 vata) |
1,0-2,0
|
320-640
|
| 2x UIP2000hdT (2000 vata) |
2.0 do 4.0
|
640 do 1280
|
| 4xUIP1500hdT (1500 vata) |
3,0-6,0
|
960-1920
|
| 6x UIP1500hdT (1500 vata) |
4,5-9,0
|
1440-2880
|
| 6x UIP2000hdT (2000 vata) |
6,0-12,0
|
1920-3840
|
Vrlo veliki ulazni industrijski biodizelski reaktori
Za industrijske proizvodne pogone za proizvodnju biodizela Hielscher nudi UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), 10000 (10kW) i UIP16000hdT (16kW) ultrazvučne homogenizacije! Ovi ultrazvučni procesori su dizajnirani za kontinuiranu obradu visokih brzina protoka. UIP4000hdT, UIP6000hdT i UIP10000 mogu se integrisati u standardne pomorske teretne kontejnere. Alternativno, sva četiri modela procesora dostupna su u ormarima od nehrđajućeg čelika. Uspravna instalacija zahteva minimalan prostor. Ispod se nalaze preporučene postavke za tipične stope industrijske obrade.
|
tona / sat
|
l / h
|
1x UIP6000hdT (6000 vati) |
3,0-6,0
|
960-1920
|
|---|---|---|
| 3x UIP4000hdT (4000 vata) |
6,0-12,0
|
1920-3840
|
| 5x UIP4000hdT (4000 vata) |
10,0-20,0
|
3200-6400
|
3x UIP6000hdT (6000 vati) |
9.0 do 18.0
|
2880 do 5880
|
| 3x UIP10000 (10.000 vata) |
15,0-30,0
|
4800-9600
|
| 3x UIP16000hdT (16.000 vata) |
24,0-48,0
|
7680-15360
|
| 5x UIP16000hdT |
40,0-80,0
|
12800-25600
|
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Ultrazvučni sistem UIP16000hdT U stanju je da obradi 32MMGY biodizel.
mraz & Sullivan Tehnologija Inovacija godine
Hielscher Ultrasonics dobio je prestižnu nagradu Frost and Sullivan Technology Innovation of the Year kao priznanje za razvoj nove ultrazvučne tehnologije za bio-dizel proizvodnju.
Kliknite ovdje da pročitate više o nagradi Frost i Sullivan za Hielscher Ultrasonics biodizel reaktore!
transesterifikacije – Hemijska konverzija biodizela
Proizvodnja biodizela iz biljnih ulja (npr. soja, kanola, jatropha, suncokretovo seme), algi, životinjskih masti kao i otpadnih ulja za kuvanje, uključuje bazno katalizovanu transesterifikaciju masnih kiselina sa 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 koji se sastoje od tri lanca masnih kiselina vezanih molekulom glicerina. Trigliceridi su esteri. Estri su kiseline, poput masnih kiselina, u kombinaciji sa alkoholom. Glicerin (= glicerol) je teški alkohol. U procesu konverzije trigliceridni esteri 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 0.4kg, katalizator) je raspušten u oko. 8.5L Metanol katalizatora rezervoara pre-mix. To zahtijeva miješanje katalizatora premiksa. Rezervoar obrade se puni 66L biljno ulje s. Ulje se grije na element grijanja od 45 do 65degC.
biodizel konverzije
Kada katalizator se potpuno rastvorena u Metanol, katalizator premiks se meša sa grijanim uljem. Pumpa hrani mješavina za protok ćeliju. Pomoću ventila povratni pritisak, pritisak je prilagođen 1 do 3barg (od 15 do 45psig). Recirkulaciju kroz ultrazvučni biodizel reaktor treba izvršiti za cca. 20 minuta. Tokom tog vremena, ulje se pretvara u biodizel. Nakon toga, pumpe i ultrazvuk su isključene. Glicerin (teža faza) će se odvoji od biodizela (lakša faza). Razdvajanje traje oko. 30 do 60 minuta. Kada je odvajanje završi, glicerin mogu biti prazni.
biodizel za pranje
Pošto konvertovani biodizel sadrži nečistoće, potrebno je pranje. Za pranje, voda se miješa u biodizel. Ultrazvučnost može imati koristi od mešanja biodizela sa vodom. Ovo povećava aktivnu površinu kao rezultat smanjenja veličine kapljica. Imajte na umu da veoma intenzivna sonifikacija može smanjiti kapljice vode na veličinu, da se formira gotovo stabilna emulzija koja će zahtevati posebna sredstva (npr. centrifugu) da se razdvoje.
Biodizel Manufacturing Plant
Grafikon toka ispod prikazuje tipičnu postavku za linijske sonicacije ulja, metanola i katalizatora za pretvaranje u biodizel.
Ultrazvučna esterifikacija i transesterifikacija se mogu pokrenuti kao batch ili kontinuirani inline proces. Grafikon pokazuje ultrazvučni inline proces za transesterfikaciju biodizela (FAME).
Kontinuirano Biodizel Prerada i separacije
U postavci za kontinuiranu obradu biodizela i kontinuirano odvajanje, zagrejano ulje i katalizatorski premix se kontinuirano mešaju pomoću podesivih pumpi. Inline statički mikser poboljšava homogenost hrane ultrazvučnom reaktoru. Mešavina ulja/katalizatora prolazi kroz ćeliju protoka, gde je izložena ultrazvučnoj kavitaciji oko 5 do 30 sekundi. Ventil pod povratnim pritiskom se koristi za kontrolu pritiska u ćeliji protoka. Sonikirana mješavina ulazi u stupac reaktora na vrhu. Zapremina stuba reaktora je dizajnirana tako da daje oko 1 sat vremena zadržavanja u koloni. Za to vrijeme se završava reakcija transesterifikacije. Reagirana mješavina glicerina/biodizela pumpa se u centrifugu gdje se odvaja na biodizelske i glicerinske frakcije. Post-prerada uključuje oporavak metanola, pranje i sušenje, a može se raditi i kontinuirano.
Ova postavka eliminiše serije biodizel reaktora, konvencionalne agitatore i velike separatorske rezervoare.
Biodizel Transesterifikacija brzina reakcije
Dijagrami ispod prikazuju tipične rezultate transesterifikacije ulja uljane repice (industrijski razred) sa natrijum metoksidom (levo) i kalijum hidroksidom (desno). Za oba testa, kontrolni uzorak (plava linija) bio je izložen intenzivnom mehaničkom miješanju. Crvena linija predstavlja sonicirani uzorak iste formulacije u odnosu na omjer zapremine, koncentraciju katalizatora i temperaturu. Horizontalna osa prikazuje vrijeme nakon miješanja ili sonicacije, respektivno. Vertikalna osa pokazuje volumen glicerina koji se naselio na dnu. Ovo je jednostavan način mjerenja brzine reakcije. U oba dijagrama, sonični uzorak (crvena) reaguje mnogo brže od kontrolnog uzorka (plava).
Poređenje ultrazvučnog (crvenog grafa) u odnosu na konvencionalno mešanje (plavi graf) za proizvodnju biodizela – Koristi se sa natrijum metoksidom (levo) i kalijum hidroksidom (desno) kao katalizatorima.
Linkovi za Biodizel Supplies
Kliknite ovdje za linkove na dobavljače pumpe i rezervoara za industriju biodizela.
Kemijske i sigurnosne informacije
Pročitajte informacije u nastavku pažljivo, za sprečavanje komplikacija i škodljivi po zdravlje.
biodizel Chemicals
Metanol je otrovan. To može dovesti do nervnih propadanju uslijed produženog korištenja. Može se apsorbuje kože, previše. Ako prsne u oči može uzrokovati sljepilo i metanola, može biti fatalna ako se proguta. Iz tog razloga, poduzeti potrebne mjere opreza prilikom rukovanja Metanol. Preporučuje se da koristite dobar respirator, kecelju i gumene rukavice.
Kalijum hidroksid (KOH) je otrovan i izaziva opekotine na koži pri kontaktu. Dobra ventilacija je potrebna.
Pobrinite se da radni prostor je velikodušno i temeljito ventilacijom kako bi dim da pobjegne. Vapor tonerom respiratori nisu efikasni protiv metanol dim. A isporučuje-air sustav (EEBD — Self aparat za disanje) daje bolju zaštitu protiv metanol pare.
Biodizel i gumu
Koji rade na 100% biodizel duže vrijeme može dovesti do komplikacija u dodiru sa tečnošću gumeni delovi (pumpa, crijeva, O-prstenovi) motora. Zamjena čeličnim dijelova ili robusne gumom može otkloniti taj problem. Alternativno, možete miješati cca. 25% konvencionalna (fosilni) dizel u svoj biodizela za sprečavanje komplikacija.
Književnost/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 od laboratorija u industrijske veličine.