Hielscher – Ultraschall-Technologie

Biodieselproduktion & Umesterung

Ultraschall beschleunigt die katalytische Umesterung von Pflanzenölen und tierischen Fetten zu Biodiesel. Dies ermöglicht den Wechsel von der klassischen Batchherstellung zur kontinuierlichen Produktion. Ein solcher Wechsel reduziert die Investitionskosten und erhöht die Rentabilität.

Biodiesel wird vorwiegend im Batch-Prozess hergestellt. Wärme und mechanisches Rühren führen dem Prozess Energie zu und unterstützen die Umesterung. Das Mischen mittels Ultraschallkavitation ist eine effektive Alternative für die industrielle Umesterung von Ölen und Fetten zu Biodiesel.

Umesterung (Chemische Umwandlung zu Biodiesel)

Die Herstellung von Biodiesel aus pflanzlichen Ölen, z. B. Rapsöl oder tierischen Fetten, erfolgt durch eine katalytische Umesterung der Fettsäuren mittels Alkohol (Methanol oder Ethanol) in die entsprechenden Methyl- oder Ethylester. Glycerin entsteht als Nebenprodukt dieser chemischen Reaktion.

Pflanzenöle und tierische Fette sind veresterte Fettsäuren. Jeweils drei Fettsäureketten sind an ein Glyzerinmolekül gekoppelt. Bei der Umesterung werden diese drei Fettsäuren unter der Wirkung eines Katalysators, wie z. B. Kalium oder Natrium, durch Methanol oder Ethanol ausgetauscht. Es entstehen drei einzelne Fettsäuremethylester-Moleküle.

Triglyzeride sind Ester; bei diesen Estern handelt es sich wiederum um Säuren, beispielsweise um Fettsäuren, welche mit Alkohol kombiniert sind. Glyzerin (=Glycerol) ist ein schwerer Alkohol. In dem Umwandlungsprozess werden Triglyzeridester in Alkylester (=Biodiesel) verwandelt. Hierbei werden ein Katalysator und ein Alkoholreagent, z. B. Methanol, verwendet, welche Methylesterbiodiesel ergeben. Das Methanol ersetzt das Glyzerin.

Die Glyzerine – die schwerere Phase – sinkt auf den Boden ab. Der Biodiesel – die leichtere Phase – schwimmt oben und kann z. B. mit Dekantern oder Zentrifugen abgetrennt werden. Dieser Umwandlungsprozess wird Umesterung genannt.

Die konventionelle Reaktion der Veresterung im Batchprozess ist relativ langsam, und auch die Phasentrennung des Glyzerins ist zeitaufwendig, sie dauert oft fünf Stunden oder länger.

Der Ultraschallprozess

Tulsa Biofuels

"Wir sind mit dem Equipment und dem Service von Hielscher sehr zufrieden und haben vor, die Hielscher Ultraschall-Technologie in allen unseren zukünftigen Anlagen zu integrieren."

Todd Stephens, Tulsa Biokraftstoffe

Heutzutage is Biodiesel mainly in Batchreaktoren hergestellt. Der Einsatz von Ultraschall ermöglicht aber einen kontinuierlichen Inline-Prozess. Durch die Beschreibungen kann die Biodieselertrag auf 99% erhöht werden. . Ultraschall reduziert the processsdauer the konventionellen Batchprozesses, the between 1 and 4 Stunden dauert, on less as 30 Sekunden.

Noch wichtiger ist es aber, dass durch die Beschreibungen der Trennungsdauer von 5 bis 10 Stunden (bei konventionellem Rühren) auf weniger als 60 Minuten reduziert wird. The Beschreibungen mittels Ultraschall helfen auch, die Menge der benötigten Katalysatoren um bis zu 50% aufgrund der gesteigerten chemischen Aktivität durch die Ultraschallkavitation zu senken (siehe auch Sonochemie). Durch den Einsatz von Ultraschall wird auch die Menge der benötigten Alkohole reduziert. Ein weiterer Vorteil ist die daraus resultierende Reinheit der Glyzerine.

The Einsatz of Ultraschall at the Biodieselproduktion are are a trace:

  1. The pflanzliche Öl or tierische Fett is with Methanol (wobei Methylester entsteht) or Ethanol (wobei Ethylester entsteht) and Natrium- or Kaliummethoxid or -hydroxid gemischt.
  2. Die Mischung wird erhitzt, z. B. auf eine Temperatur zwischen 45 und 65 °C.
  3. The erhitzte Mischung is in the Inline-Prozess beschallt.
    Durchfluss
    benötigte Energie
    200 bis 750l / h
    1kW, z. B. UIP1000hd
    800 bis 3000l / h
    4kW, z. B. 4xUIP1000hd
    3 bis 12m³ / h
    16kW, z. B. 4xUIP4000
    20 bis 70m³ / h
    96kW, z. B. 6xUIP16000
    200 bis 700m³ / h
    992kW, z. B. 62xUIP16000
  4. The Glyzerin is from Biodiesel abgetrennt.
  5. The umgewandelte Biodiesel is with Wasser gewaschen.

Für gewöhnlich wird die Beschallung des Umesterungsprozesses durchgeführt. at a increased Druck (1 bis 3 bar, Überdruck) durchgeführt, wobei eine Zuführpumpe und ein einstellbares Absperrventil an der Durchflusszelle verwendet werden.

Die industrielle Biodieselherstellung is not be used to the Ultraschallenergie. Die obenstehende Tabelle zeigt typische Leistungsanforderungen für verschiedene Durchflussraten. The appropriate energy need can be with a 1kW Ultraschallprozessor im Technikums-Maßstab are are. Alle, die im Technikums-Maßstab gewonnen werden, können Ergebnisse erzielen. problemlos upgescalt are. Wenn erforderlich, so sind auch FM- und ATEX-zertifizierte Ultraschallgeräte, wie der UIP1000-Exderhältlich.

Hielscher liefert weltweit Ultraschallgeräte für die Industrie. Durch Ultraschallprozesse mit bis zu einer 16kW Leistung je einzelnes Gerät sind die Betriebsgröße und die Prozesskapazität, die keine Grenzen setzen.

Die Kosten für Ultraschalleinsätze

(Klicken Sie hier für eine größere Ansicht!) Die Gesamtenergieeffizienz ist bei der Beschallung von Flüssigkeiten sehr wichtig. Die Effizienz gibt die Energie an, die vom Netzstecker letztendlich auf die Flüssigkeit übertragen wird. Our Ultraschallgeräte weisen eine Gesamtenergieeffizienz von mehr als 80% auf.The Beschallung durch Ultraschall ist eine effektive Methode, um die reactionsgeschwindigkeit und die Umwandlungsrate in Produktionsprozessen to erhöhen.

The Ultraschallprozesskosten resultieren hauptsächlich aus der Investition in die Ultraschallgeräte, die Betriebskosten und die Instandhaltung. The außerordentlich hohe Energieeffizienz (Klicken Sie hier, um die Grafik zu sehen.) der Hielscher Ultraschallgeräte trägt dazu bei, die Betriebskosten zu senken und zu senken. I'm aprocessoires à la processoires.. Die Beschallungskosten variieren zwischen den folgenden Varianten 0,1ct und 1,0ct pro Liter (0,4ct bis 1,9ct/Gallone), wenn Ultraschall in gewerblichen Maßstab eingesetzt wird.. Um weitere Informationen über die Prozesskosten beim Einsatz von Ultraschall zu erhalten, klicken Sie bitte hier. hier.

Frost & Sullivan Technology Innovation of the Year

Der Frost & Sullivan European Technology Innovation of the Year Award for Biodiesel-Prozesstechnologien geht an Hielscher Ultrasonics as Anerkennung for the development neuartiger Ultraschalltechnologie for the Biodieselproduktion.

Hielscher Ultrasonics hat die bekannten und begehrten Frostwerte. & Sullivan Technology Innovation of the Year Award als Anerkennung für die Entwicklung neuartiger Ultraschalltechnologie für die Biodieselgewinnung erhalten. Klicken Sie hier, um mehr darüber zu erfahren.

Fordern Sie weitere Informationen an.

Nutzen Sie das untenstehende Formular, wenn Sie weitere Informationen zu den Ultraschalleinsätzen bei der Umesterung von Biodiesel wünschen.









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Ultraschallaufbau for the Biodieselproduktion in kleinen Maßstab

Einzel-Tank-Aufbau for the Biodiesel-Umesterung with Ultraschall - the ultraschallgestützte Biodiesel-Umwandlung can in each Maßstab durchgeführt werden.Ultraschall-Technologie kann in jedem Größenmaßstab für die Umwandlung von Öl in Biodiesel eingesetzt werden. Das Bild rechts (Klicken Sie hier für eine größere Ansicht!) zeigt einen Aufbau im kleinen Maßstab für die Herstellung von 60-70l (16 bis 19 Gallonen). Die Grafik zeigt den typischen Aufbau für anfängliche Untersuchungen und Prozessdemonstrationen.

This construction set them from the following Bestandteilen together:

  • one 500 Watt oder 1000 Watt Ultraschallgerät (20kHz) mit Booster, Sonotrode und Durchflusszelle
  • Wattmeter für das Messen der Leistung und Energie
  • 80l Prozesstank (aus Plastik, z. B. HDPE)
  • Heizelement (1 bis 2kW)
  • 10l Katalysator-Vormischtank (aus Plastik, z. B. HDPE)
  • Katalysator-Vormischer (Rührer)
  • Pumpe (Zentrifuge, Mono oder Antrieb) für ca. 10 bis 20l/min bei 1 bis 3 barg
  • Absperrventil zur Regulierung der Drucke in der Durchflusszelle
  • Manometer für die Messen des Zufuhrdrucks

Vorbereitung

Kaliumhydroxid (0,2 bis 0,4kg, Katalysator) wird in ca. 8,5l Methanol im Katalysator-Vormischtank aufgelöst. That is necessary, that the Katalysator-Vormischung gerührt wird. Der Prozesstank wird mit 66l pflanzlichem Öl gefüllt. Das Öl wird durch die Heizelemente auf 45 bis 65 °C erhitzt.

Prozess

Sobald der Katalysator vollständig im Methanol gelöst ist, wird die Katalysator-Vormischung im erhitzten Öl gemischt. The Pumpe is the Mischung of Durchflusszelle to. Durch das Absperrventil wird der Druck auf 1 bis 3barg (15 bis 45psig) eingestellt. Die Ultraschall-Rezirkulation sollte ca. 20 Minuten durchgeführt werden. In this time is the oil in biodiesel umgewandelt. Danach werden die Pumpe und der Ultraschallprozessor abgeschaltet. The Glyzerin (=schwerere Phase) wird sich vom Biodiesel (=leichtere Phase) trennen.... Die Separation dauert ca. 30 bis 60 Minuten. Wenn die Separation abgeschlossen ist, kann das Glyzerin abgeleitet werden.

Waschen

Weil die umgewandelten Biodiesel Verunreinigungen enthalten sind, muss er gewaschen werden. For the Waschen is water in the biodiesel gemischt. Ultraschall kann das Vermischen von Biodiesel und Wasser unterstützen. Aufgrund der Reduktion der Tröpfchengröße wird die aktive Oberfläche vergrößert (siehe:Emulgieren mit Ultraschall). Beachten Sie bitte, dass die intensiven Beschreibungen der Wassertropfen auf einer solch geringen Größe reduzieren können, dass schnell eine stabile Emulsion entsteht, was wiederum spezielle Methoden zur Trennung (z. B. Zentrifugieren) notwendig sind.

Biodiesel-Produktionsstätte

Die untenstehende Grafik zeigt einen typischen Aufbau für die Inline-Beschränkungen von Öl zur Umwandlung in Biodiesel. Klicken Sie hier für die Grafik, um eine größere Ansicht zu erhalten.

Klicken Sie bitte hier für eine größere Ansicht! Flow-Chart zur kontinuierlichen Biodieselproduktion mit Ultraschall für das Mischen - Ultraschallgestützte Umwandlung von Biodiesel kann in jedem Größenmaßstab durchgeführt werden.

Kontinuierlicher Prozess und Separation

In a Aufbau for that kontinuierliche Beschallen und kontinuierliche Separieren are the erhitzte oil and the Katalysator-Vormischung together, where a reglierbare Pumpe used is. Ein statischer Inline-Mischer erhöht die Homogenität des Zuflussstroms zur Ultraschalldurchflusszelle. Die Öl/Katalysator-Mischung fließt durch die Durchflusszelle, wo sie für die ca. 5 bis 30 Sekunden Ultraschallkavitation ausgesetzt ist. Ein Absperrventil wird verwendet, um den Druck innerhalb der Durchflusszelle zu regulieren. The beschallte Mischung tritt von oben in the Reaktorsäule ein. The volume of the Reaktorsäule could be developed, also, um ca. 1 Stunde Retentionsdauer in der Säule to erreichen. In this time vollzieht sich die Umesterungsreaktion vollständig. Die Reagenzien Biodiesel/Glyzerin-Mischung wird anschließend in einer Zentrifuge gepumpt, wo der Biodiesel und das Glyzerin getrennt werden. In nachgelagerten Prozessen wird der Alkohol entzogen, der Biodiesel gewaschen und getrocknet. Auch dies kann in einem kontinuierlichen Prozess ablaufen.

This Aufbau vermeidet den Einsatz von Reaktorbatches, konventionellen Rührern und großen Separationstanks.

Umesterungs-Reaktionsgeschwindigkeit

The Diagramm unten zeigen typische Ergebnisse der Umesterung von Rapsöl (industrielle Norm) mit Natriummethoxid (Links) und Kaliumhydroxid (rechts). Für beide Tests wurde eine Kontrollprobe (blaue Linie) intensivem mechanischen Mischen unterzogen. Die rote Linie gibt die Ergebnisse wieder, die mit einer hinsichtlich der gleichen Volumenverhältnisse, Katalysatorenkonzentration und Temperatur beim Einsatz von Ultraschall erzielt wurden. The horizontale Achse markiert die Zeit nach dem Mischen bzw. nach den Beschreibungen. The vertikale Achse is the volume of the glyzerins an, the themselves am Boden absetzt. Dies ist eine einfache Methode, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu messen. In both Diagrammen zeigen, dass die beschallte Sonde (rot) viel schneller als die Kontrollprobe (blau) reagiert.

Biodiesel aus Rapsöl unter Verwendung von Natriummethoxid - Umesterung Geschwindigkeitsdiagramm Biodiesel aus Rapsöl unter Verwendung von Kaliumhydroxid - Umesterung Geschwindigkeitsdiagramm

Links zu Lieferanten der Biodieselindustrie

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Chemische Informationen und Hinweise zur Sicherheit

Lesen Sie die folgenden Informationen aufmerksam durch, um Unfälle zu vermeiden und gesundheitliche Schäden vorzubeugen.

Chemikalien

Methanol ist giftig. Bei anhaltendem Gebrauch können Nervenschäden auftreten. Es kann auch über die Haut aufgenommen werden. Wenn Methanol in the Augen gelangt, kann dies zur Erblindung führen. Methanol hat fatale Konsequenzen, wenn es geschluckt wird. Aus diesem Grund sollten Sie immer alle erforderlichen Vorsichtsmaßnahmen treffen, wenn Sie mit Methanol umgehen. Eine leistungsstarke Lüftung, Schutzkleidung und Gummihandschuhe sind unbedingt zu empfehlen.

Kaliumhydroxid (KOH) ist toxisch und verursacht durch Kontakt mit der Haut Verbrennungen. Please is a good Belüftung notwendig.

Versichern Sie sich bitte, dass Ihr Arbeitsplatz genügend Platz bietet und gut belüftet ist, so dass die Dämpfe abziehen können. Kartuschen-Atemschutzgeräte bieten keinen ausreichenden Schutz vor Methanoldämpfen. Ein unterstütztes Lüftungssystem (SCBA) — Autonomes Atemschutzgerät) bietet besseren Schutz gegen die Methanoldämpfe.

Biodiesel und Bestandteile aus Gummi

Gummiteile (Pumpen, Schläuche, O-Ringe) des Motors, die direkt mit Biodiesel in Kontakt kommen und die längere Zeit zu 100% mit Biodiesel laufen, können Probleme verursachen. Ein Ersetzen durch Stahlteile oder durch Hochleistungs-Gummi kann dieses Problem lösen. Alternativ können Sie auch ca. 25% (konventionellen fossilen) Biodiesel in Ihrem Biodiesel mischen, um diese Probleme zu lösen.

Biodiesel

Biodiesel, so z. B. Rapsmethylester (RME), zählt zu den erneuerbaren und biologisch abbaubaren Treibstoffen. Biodiesel weist gegenüber reinem pflanzlichem Öl verschiedene Vorteile auf. Ein Motorenwechsel ist nicht notwendig, und es fallen auch keine Modifikationen der Treibstoffsysteme an, um einen konventionellen Dieselmotor mit Biodiesel anzutreiben. The Zapfsäulen verkauften Petrodiesel is heutzutage schon Biodiesel zugesetzt, um die Schmierfähigkeit zu erhalten. Ultra-Schwefelarmer Diesel (ULSD) to erhöhen. Dies ist eine vorteilhafte Welle, seitdem Biodiesel keinen Schwefel mehr enthält.