Ultraschall verbessert die Effizienz der Biodieselherstellung

Ultraschall-Mischreaktoren von Hielscher verbessern Ihren Biodieselproduktionsprozess. Die Ultraschallbehandlung erzielt in kürzerer Zeit höhere Umesterungsausbeuten. Ultraschallmischen erhöht die Produktionskapazität und reduziert den Methanol- und Katalysatorverbrauch.

Effiziente Biodieselherstellung

Bei der Biodieselherstellung geht es heute nicht nur darum, einen erneuerbaren Kraftstoff herzustellen. Biodieselhersteller müssen hochwertigen Biodiesel mit gleichbleibenden Eigenschaften produzieren, unabhängig von Schwankungen der Rohstoffqualität. „Unter den derzeitigen Bedingungen können nur die Hersteller mit den niedrigsten Kosten Kraftstoff mit einer positiven Marge produzieren.“ (Bill Babler von First Capitol Risk Management).
Die Ultraschall-Mischtechnologie von Hielscher bietet Ihnen höchste Effizienz bei der Biodieselherstellung, ob beim Bau einer neuen Biodieselanlage oder bei der Modernisierung bestehender Anlagen. Ultraschallgeräte von Hielscher sind weltweit in Anlagen erprobt und haben sich bei der Steigerung der Biodieselausbeute und der Senkung der Betriebskosten bewährt. Dazu zählen sowohl kleine Unternehmen mit einer Jahresproduktion von 1 Millionen Gallonen als auch industrielle Biodieselanlagen mit einer Jahresproduktion von 45 Millionen Gallonen.

In dieser Videoanleitung erläutern wir die wissenschaftlichen Grundlagen dafür, wie Ultraschallreaktoren die Biodieselherstellung deutlich verbessern. Hielscher Ultraschallreaktoren für Biodiesel haben sich als leistungsstarke Werkzeuge zur Verbesserung des Herstellungsprozesses etabliert. In dieser Anleitung erklären wir ihr Funktionsprinzip und zeigen verschiedene Ultraschallkonfigurationen für jeden Produktionsmaßstab. Steigern Sie die Effizienz und Wirtschaftlichkeit Ihrer Biodieselherstellung und erzielen Sie durch eine schnelle Umsetzung höhere Ausbeuten an hochwertigem Biodiesel. Gleichzeitig ermöglichen Ultraschallreaktoren für Biodiesel die Verwendung minderwertiger Öle wie gebrauchter Pflanzenöle oder verbrauchter Speisefette und helfen, Methanol und Katalysator einzusparen. Dies trägt zu einer umweltfreundlichen und nachhaltigen Biodieselherstellung bei.

Eine bessere Reaktionskinetik bei der Biodieselherstellung steigert Ihren Gewinn

Die Herstellung von Biodiesel aus Öl, Methanol (oder Ethanol) und einem Katalysator ist ein einfacher chemischer Prozess, der als Umesterung bezeichnet wird. Die Reaktionskinetik dieses Prozesses ist jedoch problematisch. Die herkömmliche Umesterung von Triglyceriden zu Fettsäuremethylestern (FAME) und Glycerin verläuft langsam und unvollständig. Während des Umwandlungsprozesses werden nicht alle Fettsäureketten in Alkylester (Biodiesel) umgewandelt. Dies verringert Ihre Biodieselausbeute und -qualität erheblich!

Besseres Mischen führt zu einer höheren Biodieselausbeute

Der Einsatz herkömmlicher mechanischer Rührsysteme führt zu langen Umwandlungszeiten und einer geringeren Biodieselausbeute.
Öl und Methanol sind nicht miteinander mischbar. Damit die chemische Reaktion zur Biodieselherstellung stattfinden kann, müssen Sie eine Methanol-in-Öl-Emulsion bilden. Hierfür benötigen Sie Ultraschall-Emulgiergeräte anstelle herkömmlicher mechanischer Mischer oder Rührer. Ultraschallmischen mittels Kavitation ist das fortschrittlichste Verfahren, um feine Emulsionen bei hohen Volumenströmen herzustellen. Kleinere Methanoltröpfchen ergeben besseren Biodiesel, erhöhen die Reaktionsgeschwindigkeit und erfordern weniger überschüssiges Methanol.

Zwischen der Größe der Methanoltröpfchen und der Biodieselausbeute sowie der Umwandlungsgeschwindigkeit besteht ein direkter Zusammenhang. Dies macht Ultraschallreaktoren von Hielscher zur produktivsten Technologie in der Biodieselindustrie. Ultraschall-Mischreaktoren produzieren schneller mehr hochwertigen Biodiesel.
Das nachstehende Diagramm zeigt den Volumenanteil des abgetrennten Glycerins. Nach zwei Sekunden Beschallung in einem Ultraschallreaktor von Hielscher erhalten Sie schneller mehr Glycerin. Für jedes einzelne Glycerinmolekül, das Sie produzieren, entstehen drei Biodieselmoleküle. Dies erhöht Ihre Prozesskapazität und die Ausbeute Ihrer Biodieselproduktion.

Diagramm zur Biodieselausbeute

Kosteneinsparungen durch Installation und Nachrüstung

Die Installation von Ultraschallreaktoren von Hielscher in Ihrer Biodieselprozesslinie senkt auch Ihre Betriebskosten. Sie können Ultraschallreaktoren von Hielscher sowohl in kleinen Biodieselanlagen für den Chargenbetrieb als auch in großen kontinuierlich betriebenen Biodieselanlagen installieren. Wir unterstützen Sie gerne bei der Auswahl der optimalen Installationskonfiguration oder bei der Nachrüstung Ihres bestehenden Biodieselprozesses mit Ultraschallreaktoren.

Weniger überschüssiges Methanol im Biodieselprozess

Überschüssiges Methanol reagiert während des Umwandlungsprozesses zu Biodiesel nicht. Ein Methanolüberschuss wird zugegeben, um die chemische Reaktionskinetik zu verbessern. Das überschüssige Methanol muss nach der Biodieselreaktion zurückgewonnen werden. Die Methanolrückgewinnung ist sehr teuer, da sie viel Wärme und Vakuum erfordert. Daher erhöht jeder Methanolüberschuss Ihre Prozesskosten. In vielen Biodieselanlagen ist die Rückgewinnung des überschüssigen Methanols der teuerste Prozessschritt.

Der Einsatz von Ultraschallreaktoren von Hielscher reduziert den erforderlichen Methanolüberschuss um bis zu 50%. Ein stöchiometrisches Verhältnis von 1:4 oder 1:4,5 (Öl : Methanol) ist bei Verwendung der Ultraschall-Mischtechnologie von Hielscher für die meisten Rohstoffe ausreichend.

Guten Biodiesel aus Rohstoffen minderer Qualität herstellen

Viele kleine und mittelgroße Biodieselhersteller senken ihre Kosten, indem sie auf Rohstoffe minderer Qualität wie tierische Fette, gebrauchte Speiseöle oder pflanzliche Altöle umsteigen. Die Prozessintensivierung durch Ultraschall verbessert die Umwandlungsergebnisse für jeden Rohstoff. Dadurch lässt sich aus Öl mit einem hohen Gehalt an freien Fettsäuren (FFA) oder aus hochviskosen Fetten leichter Biodiesel herstellen, der ASTM 6751 oder EN 14212 entspricht.

Weniger Katalysator bei der Biodieselherstellung einsetzen

Die Materialkosten des Katalysators machen nur einen geringen Anteil der Biodieselproduktionskosten aus. Wie beim überschüssigen Methanol entstehen die eigentlichen Kosten durch die Rückgewinnung und eine geringere Glycerinqualität. Ultraschallmischen im Biodieselproduktionsprozess verbessert die Methanol-in-Öl-Emulgierung und erzeugt mehr und kleinere Methanoltröpfchen. Dies führt zu einer besseren Tröpfchengrößenverteilung und einer effizienteren Katalysatornutzung. Darüber hinaus verbessert die Ultraschallkavitation den chemischen Stofftransport. Dadurch können Sie im Vergleich zu Schermischern oder Rührern bis zu 50% Katalysator einsparen.

„Ich bin erstaunt darüber, wie Hielscher unsere Biodieselherstellung verändert hat. Der Prozess läuft nicht nur kontinuierlicher, sondern wir sparen auch Tausende bei den Katalysatorkosten und sparen Zeit. Ich empfehle dieses Gerät nachdrücklich jedem, der eine kontinuierlichere Produktionsmethode in Betracht zieht.“ Marcel Steinberg, EECOfuels

Glycerin mit höherer Qualität produzieren

Glycerin ist ein Nebenprodukt der Biodieselherstellung. Eine höhere Umwandlungsrate und ein geringerer Einsatz von überschüssigem Methanol führen zu einer deutlich schnelleren chemischen Umwandlung sowie zu einer klareren und schnelleren Abtrennung des Glycerins. Aus den oben beschriebenen Gründen enthält das Glycerin weniger Katalysator und weniger Monoglyceride. Dies senkt die Kosten der Glycerinraffination.

Weniger elektrische Energie und Heizenergie einsetzen

Biodiesel ist ein umweltfreundlicher Kraftstoff. Um umweltfreundlich zu sein, muss der Energiebedarf für Anbau, Ernte und Verarbeitung zur Biodieselherstellung geringer sein als die im Biodiesel enthaltene Energie. Die Installation der Ultraschall-Mischtechnologie von Hielscher senkt den gesamten Energiebedarf für die Biodieselproduktion. Ultraschallgeräte von Hielscher weisen bei der Umsetzung elektrischer Energie in Ultraschallmischen in der Flüssigkeit eine hervorragende Energieeffizienz auf. Für die Herstellung von 1000 Gallonen Biodiesel benötigen Ultraschallgeräte von Hielscher nur etwa 7 kWh elektrische Energie. Dies ist deutlich weniger als der Energieverbrauch von Schermischern oder hydrodynamischen Mischern. Dadurch sinkt die jährliche Stromrechnung Ihrer Biodieselanlage.

Im Allgemeinen kann die ultraschallunterstützte Umesterung zur Biodieselherstellung bei niedrigeren Prozesstemperaturen ablaufen. Dadurch wird die erforderliche Heizenergie reduziert.