Hielscher Ultralydsteknologi

Biodieselproduktion & Biodiesel Konvertering

Når du laver biodiesel, reducerer langsom reaktionskinetik og dårlig masseoverførsel din biodiesel-plantekapacitet og din biodieseludbytte og -kvalitet. Hielscher ultralydreaktorer forbedrer transesterificeringskinetikken betydeligt. Derfor kræves lavere overskydende methanol og mindre katalysator til behandling af biodiesel.

Biodiesel er almindeligt produceret i batchreaktorer ved hjælp af varme og mekanisk blanding som energiindgang. Ultralyd cavitational blanding er en effektivt alternativ betyder at opnå en bedre blanding i kommerciel behandling af biodiesel. Ultralydkavitation tilvejebringer den nødvendige aktiveringsenergi til den industrielle biodiesel-transesterificering.

Omestring (Kemisk Biodiesel Konvertering)

Fremstilling af biodiesel fra vegetabilske olier (fx soja, canola, jatropha, solsikkefrø eller alger) eller animalske fedtstoffer, involverer den basekatalyserede transesterificering af fedtsyrer med methanol eller ethanol for at give de tilsvarende methylestere eller ethylestere. Glycerin er et uundgåeligt biprodukt af denne reaktion.

Vegetabilske olier som animalske fedtstoffer er triglycerider sammensat af tre kæder af fedtsyrer bundet af et glycerinmolekyle. Triglycerider er estere. Estere er syrer, som fedtsyrer, kombineret med en alkohol. Glycerin (= glycerol) er en tung alkohol. I omdannelsesprocessen omdannes triglyceridestere til alkylestere (= biodiesel) under anvendelse af en katalysator (løg) og et alkoholreagens, fx methanol, som giver methylester biodiesel. Metanol erstatter glycerin.

Glycerin – den tyngre fase – vil synke til bunden. Biodiesel – den lettere fase – flyder ovenpå og kan adskilles, fx ved karaffel eller centrifuger. Denne konverteringsproces kaldes transesterificering.

Den konventionelle esterificeringsreaktion i batchbehandling har tendens til at være langsom, og faseseparation af glycerin er tidskrævende, ofte tager 5 timer eller mere.

Ultralyd til biodiesel produktion

Tulsa Biofuels_Manufacturer

"Vi har været meget tilfredse med Hielscher's udstyr og service, og vi har til hensigt at inkludere Hielscher ultralydteknologi i alle vores fremtidige bestræbelser."

Todd Stephens, Tulsa Biobrændstoffer

I dag fremstilles biodiesel primært i batchreaktorer. Ultralyd biodiesel konvertering giver mulighed for den kontinuerlige inline behandling. Ultralyd kan opnå en biodiesel udbytte på over 99%. Ultralydreaktorer reducere behandlingstiden fra den konventionelle 1 til 4 timers batchbehandling til mindre end 30 sekunder. Endnu vigtigere reducerer ultralydningen adskillelsestiden fra 5 til 10 timer (ved hjælp af konventionel omrøring) til mindre end 60 minutter. Ultralydningen hjælper også med at falde til mængden af ​​katalysator, der kræves med op til 50% på grund af den øgede kemiske aktivitet i nærværelse af kavitation (se også sonochemistry). Ved anvendelse af ultralydbehandling reduceres mængden af ​​overskydende methanol også. En anden fordel er den resulterende forøgelse af glycerins renhed.

Ultralyd produktion af biodiesel indebærer følgende trin:

  1. vegetabilsk olie eller animalsk fedt blandes med methanol (som fremstiller methylestere) eller ethanol (for ethylestere) og natrium- eller kaliummethoxid eller -hydroxid
  2. blandingen opvarmes, fx til temperaturer mellem 45 og 65degC
  3. den opvarmede blanding er ultralydsbehandlede inline i 5 til 15 sekunder
  4. glycerin falder ud eller separeres ved hjælp af centrifuger
  5. den omdannede biodiesel vaskes med vand

Mest almindeligt er sonikationen udføres ved forhøjet tryk (1 til 3 bar, måle tryk) ved hjælp af en fødepumpe og en justerbar tilbagetryksventil ved siden af ​​flowcellen.

Industriel biodiesel konvertering behøver ikke meget ultralydsenergi. Tabellen ovenfor viser typiske strømkrav til forskellige strømningshastigheder. Det faktiske energibehov kan bestemmes ved hjælp af en 1kW ultralydsprocessor i bænk-skala. Alle resultater fra sådanne bench-top-forsøg kan være skaleres op så let. Om nødvendigt er der FM- og ATEX-certificerede ultralydsenheder, som f.eks EKS UIP1000-Exd.

Hielscher leverer industrielt ultralyd biodiesel udstyr, over hele verden. Med ultralydsprocessorer op til 16kW strøm pr. Enkelt enhed, der er ingen grænse for biodieselplastestørrelse eller forarbejdningskapacitet.

Omkostninger ved ultralyd biodieselproduktion

(Klik for større billede!) Den samlede energieffektivitet er vigtig, når du laver biodiesel. Effektiviteten beskriver, hvor meget strømmen overføres fra stikket til olie / methanol-blandingen. Vores ultralydsreaktorer har en samlet effektivitet på mere end 80%.Ultralydning er et effektivt middel til at øge reaktionshastighed og konverteringsfrekvens i den kommercielle biodieselproduktion. Ultralydsforarbejdningsomkostningerne skyldes primært investeringen
til ultralydsudstyr, brugsudgifter og vedligeholdelse. Den udestående energieffektivitet (klik på diagram til højre) af Hielscher ultralydsenheder hjælper med at reducere brugen omkostninger og ved dette til gøre denne proces endnu grønnere. De resulterende omkostninger til ultralydningen varierer mellem 0.1ct og 1,0ct pr. Liter (0,4ct til 1,9ct / gallon) når brugt i kommerciel skala. Læs mere om ultralydbehandlingsomkostninger.

Frost & Sullivan Teknologi Innovation of the Year

den Frost & Sullivan europæisk Teknologi Innovation of the Year Award i Biodiesel behandling teknologier går til Hielscher Ultralyd i erkendelse af virksomhedens udvikling af nye ultralyd teknologi til bio-diesel produktion.

Hielscher Ultrasonics modtog den prestigefyldte Frost & Sullivan Technology Innovation of the Year Award i anerkendelse af virksomhedens udvikling af ny ultralydsteknologi til produktion af bio-diesel. Klik her for at læse mere.

Bed om mere information!

Brug venligst nedenstående formular, hvis du ønsker at anmode om yderligere oplysninger om brugen af ​​ultralyd i den kommercielle konvertering af biodiesel.









Bemærk venligst, at vores Fortrolighedspolitik.


Biodiesel Small Scale Ultralydbehandling opsætning

Single Tank Setup for Ultrasonic Biodiesel Transesterification - Ultralyd konvertering af biodiesel kan udføres i enhver skala.Ultralyd kan bruges til omdannelse af olie til biodiesel i enhver skala. Billedet til højre (Klik for større billede!) viser en lille skala opsætning til behandling af 60-70L (16 til 19 gallon). Dette er den typiske opsætning for indledende undersøgelser og proces demonstration.

Denne opsætning består af følgende dele:

  • en 500 watt eller 1.000 watt ultralyd enhed (20kHz) med booster, sonotrode og flow celle
  • effektmåler til målingskraft og energi
  • 80L behandlingstank (plastik, fx HDPE)
  • varmeelement (1 til 2 kW)
  • 10L katalysator forblandingsbeholder (plast, fx HDPE)
  • katalysator premixer (omrører)
  • pumpe (centrifuge, mono eller gear) i ca. 10 til 20 l / min ved 1 til 3 barg
  • tilbagetryksventil til justering af tryk i flowcellen
  • trykmåler til måling af fodertryk

Forberedelse

Kaliumhydroxid (0,2 til 0,4 kg katalysator) opløses i ca. 8.5L methanol i katalysator forblandingstanken. Dette kræver omrøring af katalysatorforblandingen. Behandlingstanken bliver fyldt med 66L vegetabilsk olie. Olien opvarmes af varmeelementet til 45 til 65degC.

Konvertering

Når katalysatoren er fuldt opløst i methanol, blandes katalysatorblandingen med den opvarmede olie. Pumpen føder blandingen til strømningscellen. Ved hjælp af tilbagetryksventilen justeres trykket til 1 til 3barg (15 til 45psig). Recirkulation gennem ultralyd biodiesel reaktoren skal udføres i ca. 20 minutter. I løbet af denne tid bliver olien omdannet til biodiesel. Derefter slukkes pumpen og ultralydet. Glycerin (tungere fase) adskilles fra biodiesel (lettere fase). Adskillelsen tager ca. 30 til 60 minutter. Når adskillelsen er færdig, kan glycerin drænes.

Biodiesel vask

Da den konverterede biodiesel indeholder urenheder, er vask nødvendig. Til vasken blandes vand ind i biodiesel. Ultralydbehandling kan gavne blanding af biodiesel med vandet. Dette øger det aktive overfladeareal som følge af reduktionen af ​​dråbestørrelsen (se: ultralyd emulgerende). Vær opmærksom på, at meget intens lydbehandling kan reducere vanddråberne til en størrelse, at der dannes en næsten stabil emulsion, der kræver særlige midler (f.eks. Centrifuge), der skal adskilles.

Biodiesel fremstillingsanlæg

Gennemløbsdiagrammet nedenfor viser en typisk opsætning for in-line sonikering af olie til omdannelse til biodiesel. Klik på diagrammet for at få en større visning.

Klik for større billede! Continuous Biodiesel Processing Flow-Chart Brug Ultrasonic Cavitational Mixing - Ultralydskonvertering af biodiesel kan udføres i enhver skala.

Kontinuerlig biodieselbehandling og separation

I en opsætning til kontinuerlig biodiesel behandling og kontinuerlig adskillelse, den opvarmede olie og katalysatorforblandingen blandes kontinuerligt under anvendelse af justerbare pumper. En inline statisk mixer forbedrer foderets homogenitet til ultralydsreaktoren. Olie / katalysatorblandingen passerer strømningscellen, hvor den udsættes for ultralyd kavitation i ca. 5 til 30 sekunder. En tilbagetryksventil bruges til at styre trykket i flowcellen. Den sonikerede blanding går ind i reaktorkolonnen på toppen. Volumenet af reaktorkolonnen er designet til at give ca. 1 timers retentionstid i søjlen. I løbet af den tid transesterificeringsreaktionen er afsluttet. Den reagerede glycerin / biodieselblanding pumpes til centrifugen, hvor den adskilles i biodiesel- og glycerolfraktionerne. Efterbehandling involverer methanolgendannelse, vask og tørring og kan også gøres kontinuerligt.

Denne opsætning fjerner biodiesel reaktor batcher, konventionelle omrørere og store separatortanke.

Biodiesel transesterificering reaktionshastighed

Diagrammerne nedenfor viser typiske resultater af transesterificeringen af ​​rapsolie (industrikvalitet) med natriummethoxid (venstre) og kaliumhydroxid (højre). For begge prøver blev en kontrolprøve (blå linje) udsat for intens mekanisk blanding. Den røde linje repræsenterer den sonikerede prøve af den samme formulering med hensyn til volumenforhold, katalysatorkoncentration og temperatur. Den vandrette akse viser tiden efter blanding eller lydbehandling. Den lodrette akse viser mængden af ​​glycerin, der ligger nederst. Dette er et simpelt middel til at måle reaktionshastigheden. I begge diagrammer er sonikeret prøve (rød) reagerer meget hurtigere end kontrolprøve (blå).

Biodiesel fra rapsolie ved anvendelse af natriummetoxid - transesterifikationshastighedsdiagram Biodiesel fra rapsolie med kaliumhydroxid - Transesterifikationshastighedsdiagram

Links til Biodiesel Supplies

Klik her for links til leverandører af pumper og tanke til biodieselindustrien.

Kemiske og sikkerhedsmæssige oplysninger

Læs venligst nedenstående oplysninger omhyggeligt for at forhindre komplikationer og skadelige helbredseffekter.

Biodiesel Kemikalier

Methanol er giftigt. Det kan forårsage nervesvigt som følge af langvarig brug. Det kan også adsorberes af huden. Ved sprøjt i øjnene kan det forårsage blindhed, og methanol kan være dødelig ved indtagelse. Af den grund skal du træffe de nødvendige forholdsregler ved håndtering af methanol. Det anbefales at bruge et godt åndedrætsværn, et forklæde og gummihandsker.

Kaliumhydroxid (KOH) er giftigt og forårsager hudbrænding ved kontakt. God ventilation er nødvendig.

Sørg for, at arbejdsområdet er generøst og grundigt ventileret for at give dampe mulighed for at undslippe. Åndedrætsværn med damppatroner er ikke effektive mod methanol-dampe. Et tilførselsluftsystem (SCBA — Selvforsynet åndedrætsværn) giver bedre beskyttelse mod methanoldampe.

Biodiesel og Gummi Dele

At køre på 100% biodiesel i længere tid kan medføre komplikationer med befugtede gummidele (pumpe, slanger, O-ringe) på motoren. Udskiftning af ståldele eller tung gummi kan eliminere dette problem. Alternativt kan du blande ca. 25% konventionel (fossil) diesel i din biodiesel for at forhindre komplikationer.

Biodiesel

Biodiesel, såsom rapsfrø methylester (RME) er et fornyeligt og biologisk nedbrydeligt brændsel. Biodiesel har flere fordele sammenlignet med lige vegetabilsk olie (SVO). Det kræver ingen omstilling af motorer eller brændstofsystemer til at køre biodiesel på konventionelle dieselmotorer. Biodiesel tilføjes normalt til petrodiesel, der sælges på pumper i dag, for at øge smørheden af ​​ren Ultra-lav svovldiesel (ULSD), hvilket er fordelagtigt, da Biodiesel næsten ikke har svovlindhold.