Hielscher Ultrasonics
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Biodieselproduktion & Biodieselumwandlung

Überwinden Sie die Grenzen der Biodieselproduktion mit Ultraschallreaktoren! Eine langsame Reaktionskinetik und ein schlechter Stofftransport können die Kapazität, Ausbeute und Qualität Ihrer Biodieselanlage erheblich verringern. Ultraschallreaktoren von Hielscher bewältigen diese Herausforderungen, indem sie die Kinetik der Umesterung wesentlich verbessern. Dadurch werden bei der Biodieselherstellung weniger überschüssiges Methanol und geringere Katalysatormengen benötigt.

Ultraschallkavitation: Eine überlegene Lösung zum Mischen

Bei der herkömmlichen Biodieselproduktion werden üblicherweise Chargenreaktoren eingesetzt, bei denen Wärme und mechanisches Rühren als Energiequellen dienen. Ultraschallkavitation bietet eine wirksame Alternative, die eine bessere Durchmischung bei der kommerziellen Biodieselherstellung ermöglicht. Diese Ultraschallkavitation liefert die notwendige Aktivierungsenergie für die industrielle Biodieselumesterung.

Wesentliche Vorteile der Ultraschallumesterung zur Biodieselherstellung:

  • Höhere Umwandlungsraten
  • Kürzere Reaktionszeiten
  • Verbesserte Produktqualität
  • Möglichkeit, Altöle in FAME (Fettsäuremethylester) umzuwandeln

 

Biodieselherstellung mit Hielscher Ultraschallreaktoren für mehr Ausbeute, höhere Qualität und KapazitätIn 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.
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.

 

Informationsanfrage



3x Ultraschallgeräte UIP1000hdT für eine hocheffiziente Biodieselumesterung unter Verwendung von gebrauchten Pflanzenölen, Talg oder anderen Ölen.

Ultraschallmischen verbessert die Umwandlungsrate bei der Biodieselherstellung, erhöht die Ausbeute und spart überschüssiges Methanol und Katalysator.

Durch Ultraschall verbesserte Umesterung zur Biodieselherstellung

Die Biodieselproduktion umfasst üblicherweise eine chemische Reaktion, die als Umesterung bezeichnet wird und bei der ein Triglycerid (wie Pflanzenöl, tierisches Fett oder gebrauchtes Speiseöl) in Gegenwart eines Katalysators mit einem Alkohol (wie Methanol) reagiert, um Biodiesel (Fettsäuremethylester) und Glycerin zu erzeugen. Ultraschallreaktoren können den Umesterungsprozess auf verschiedene Weise verbessern und bieten dadurch mehrere Vorteile:

  • Verbesserte Durchmischung: Ultraschallwellen können Kavitationsblasen erzeugen, die heftig kollabieren und dadurch eine intensive Durchmischung und Bewegung des Reaktionsgemisches verursachen. Dies verbessert den Kontakt zwischen den Reaktanten und dem Katalysator und führt zu einer schnelleren und vollständigeren Umesterung.
  • Beschleunigte Reaktionskinetik: Die durch Ultraschallwellen erzeugten energiereichen Bedingungen können die Reaktion aktivieren, die Reaktionsgeschwindigkeit erhöhen und die Reaktionszeit verkürzen, die zum Erreichen eines bestimmten Umwandlungsgrades erforderlich ist. Dies kann zu höheren Ausbeuten und niedrigeren Kosten führen.
  • Geringerer Katalysatoreinsatz: Ultraschallreaktoren können die Effizienz des Katalysatoreinsatzes verbessern, indem sie mehr aktive Zentren für die Reaktion bereitstellen. Dadurch wird weniger Katalysator benötigt, um denselben Umwandlungsgrad zu erreichen, was Kosten und Umweltbelastung reduziert.
  • Verbesserte Produktqualität: Ultraschallreaktoren können Biodiesel mit einem geringeren Gehalt an freien Fettsäuren, höherer Reinheit und besseren Kaltfließeigenschaften erzeugen. Dies ist auf die verbesserte Durchmischung und die schnellere Reaktionskinetik zurückzuführen, die die Bildung unerwünschter Nebenprodukte und Verunreinigungen minimieren.

Diese Vorteile der ultraschallgestützten Biodieselherstellung machen den Einsatz einer Ultraschallreaktoranlage äußerst wirtschaftlich, da Ultraschallreaktoren die Effizienz, Geschwindigkeit und Qualität der Biodieselumesterung erheblich verbessern. Zusammenfassend bedeutet dies, dass die Ultraschallbehandlung die Umesterung zu einem wirtschaftlich und ökologisch nachhaltigeren Prozess macht.

Probleme beim herkömmlichen Mischen zur Biodieselherstellung: Die herkömmliche Veresterungsreaktion im Chargenbetrieb verläuft meist langsam, und die Phasentrennung des Glycerins ist zeitaufwendig und dauert häufig 5 Stunden oder länger.
 
Ultraschallreaktoren helfen Ihnen, Ihren Biodieselprozess zu beschleunigen und gleichzeitig Ihre Biodieselausbeute und -qualität bei niedrigeren Verarbeitungskosten zu erhöhen!
 

Ultraschallreaktor von Hielscher für die Biodieselumesterung mit überlegener Prozesseffizienz

Industrielles Ultraschallgerät UIP2000hdT mit Durchflusszelle FC2T500k für die Inline-Veresterung und -Umesterung zur Biodieselherstellung.

 

Die Vorteile der Ultraschallumesterung zur Biodieselherstellung

  • Höhere Biodieselausbeuten durch verbesserte Durchmischung
  • Höhere Biodieselqualität
  • Selbst Öl von geringster Qualität als Ausgangsstoff verwenden
  • Kontinuierliche Inline-Verarbeitung
  • Weniger Methanol
  • Weniger Katalysator
  • Zeitersparnis durch schnelle Umwandlung
  • Energieeinsparung
  • Einfache und sichere Bedienung
  • Robustheit und geringer Wartungsaufwand
  • Hohe Leistung: 24/7-Betrieb unter Volllast
Mit Ultraschallgeräten von Hielscher wird Biodiesel aus gebrauchten Pflanzenölen, gebrauchten Speisefetten und Schlachtabfällen effizient hergestellt. Die Ultraschallbehandlung fördert die Ölextraktion und die anschließende Umesterung zu Biodiesel.

Der Ultraschallreaktor UIP16000hdT produziert ca. 32MMGY

Tulsa Biofuels_Hersteller

„Wir sind mit den Geräten und dem Service von Hielscher sehr zufrieden und haben fest vor, die Ultraschalltechnologie von Hielscher in all unseren zukünftigen Vorhaben einzusetzen.“
 
Todd Stephens, Tulsa Biofuels

Ultraschall für die Biodieselproduktion

Biodiesel wird häufig in Chargenreaktoren hergestellt. Die ultraschallgestützte Umwandlung zu Biodiesel ermöglicht eine kontinuierliche Inline-Verarbeitung. Mit Ultraschallbehandlung lässt sich eine Biodieselausbeute von über 99% erreichen. Ultraschallreaktoren reduzieren die Verarbeitungszeit von den herkömmlichen 1 bis 4 Stunden im Chargenbetrieb auf weniger als 30 Sekunden. Noch wichtiger ist, dass die Ultraschallbehandlung die Trennzeit von 5 bis 10 Stunden (bei herkömmlichem Rühren) auf weniger als 60 Minuten verkürzt. Aufgrund der erhöhten chemischen Aktivität bei Kavitation hilft die Ultraschallbehandlung außerdem, die benötigte Katalysatormenge um bis zu 50% zu reduzieren. Bei Verwendung von Ultraschall wird auch die benötigte Menge an überschüssigem Methanol verringert. Ein weiterer Vorteil ist die daraus resultierende höhere Reinheit des Glycerins.
 
Ultraschallgestützte Biodieselproduktion Schritt für Schritt:

  1. Das Pflanzenöl oder tierische Fett wird mit Methanol (zur Bildung von Methylestern) oder Ethanol (für Ethylester) sowie Natrium- oder Kaliummethanolat oder -hydroxid gemischt
  2. Das Gemisch wird erhitzt, z. B. auf Temperaturen zwischen 45 und 65degC
  3. Das erhitzte Gemisch wird 5 bis 15 Sekunden lang inline beschallt
  4. Glycerin setzt sich ab oder wird mithilfe von Zentrifugen abgetrennt
  5. Der durch die Umwandlung erzeugte Biodiesel wird mit Wasser gewaschen

 
Die Beschallung wird meist bei erhöhtem Druck (1 bis 3bar, Überdruck) unter Verwendung einer Förderpumpe und eines einstellbaren Gegendruckventils neben der Durchflusszelle durchgeführt.

Die industrielle Umwandlung zu Biodiesel benötigt nur wenig Ultraschallenergie. Der tatsächliche Energiebedarf kann im Technikumsmaßstab ermittelt werden, beispielsweise mit einem 1kW-Ultraschallprozessor wie dem UIP1000hdT. Alle Ergebnisse solcher Technikumsversuche können linear und problemlos auf einen größeren Maßstab übertragen werden. Bei Bedarf sind ATEX-zertifizierte Ultraschallgeräte erhältlich, wie beispielsweise der UIP1000-Exd.

Hielscher liefert weltweit industrielle Ultraschallanlagen zur Biodieselherstellung. Mit Ultraschallprozessoren mit bis zu 16kW Leistung pro Einzelgerät gibt es keine Begrenzung hinsichtlich der Größe oder Verarbeitungskapazität einer Biodieselanlage.

Kosten der ultraschallgestützten Biodieselherstellung

(Für eine größere Ansicht klicken!) Die Gesamtenergieeffizienz ist bei der Biodieselherstellung wichtig. Der Wirkungsgrad beschreibt, welcher Anteil der Leistung von der Steckdose in das Öl-Methanol-Gemisch übertragen wird. Unsere Ultraschallreaktoren haben einen Gesamtwirkungsgrad von mehr als 80%.Die Ultraschallbehandlung ist ein wirksames Mittel, um die Reaktionsgeschwindigkeit und die Umwandlungsrate bei der kommerziellen Biodieselproduktion zu erhöhen. Die Kosten der Ultraschallverarbeitung ergeben sich hauptsächlich aus den Investitionen in Ultraschallgeräte, den Kosten für Energie und Betriebsmittel sowie der Wartung. Die herausragende Energieeffizienz der Ultraschallgeräte von Hielscher hilft, die Kosten für Energie und Betriebsmittel zu senken und diesen Prozess dadurch noch umweltfreundlicher zu machen. Die daraus resultierenden Kosten für die Ultraschallbehandlung liegen bei Anwendung im kommerziellen Maßstab zwischen 0,1ct und 1,0ct pro Liter (0,4ct bis 1,9ct/gallon).
Lesen Sie mehr über die Prozesseffizienz und die wirtschaftlichen Vorteile der ultraschallgestützten Biodieselproduktion!
 

Reduzieren Sie den Energiebedarf Ihres Biodieselprozesses durch Ultraschallmischen!

Ultraschallmischen reduziert den spezifischen Energieverbrauch bei der Biodieselherstellung und übertrifft hydrodynamisches magnetisches Mischen und Hochschermischer bei Weitem.

 

Ultraschallanlage zur Biodieselherstellung im kleinen Maßstab

Die Ultraschallbehandlung kann in jedem Maßstab zur Umwandlung von Öl in Biodiesel eingesetzt werden. Das Bild unten zeigt eine Anlage im kleinen Maßstab zur Verarbeitung von 60–70L (16 bis 19 gallons). Dies ist der typische Aufbau für erste Untersuchungen und die Prozessdemonstration.

Prozessdiagramm zur Darstellung des Biodieselprozesses im Chargenbetrieb. Ultraschall kann die Veresterung und Umesterung erheblich verbessern.

Die ultraschallgestützte Veresterung und Umesterung können als Chargenprozess oder als kontinuierlicher Inline-Prozess durchgeführt werden. Dieses Diagramm zeigt den Ultraschall-Chargenprozess zur Umwandlung in Biodiesel.

Ultraschallkavitationsreaktoren von Hielscher Ultrasonics werden in zahlreichen Biodieselproduktionsanlagen eingesetzt, um die Prozesseffizienz zu verbessern, die Ausbeuten zu erhöhen und die Produktionskosten zu senken.

3x 1kW-Ultraschallgeräte des Modells 1000hdT mit Ultraschalldurchflussreaktor für eine hocheffiziente Umwandlung zu Biodiesel.

Für eine einfache, aber äußerst wirksame Ultraschallanlage zur Biodieselherstellung benötigen Sie folgende Ausrüstung:

  • ein Ultraschallgerät (z. B. UIP500hdT oder UIP1000hdT) mit Booster, Sonotrode und Durchflusszelle
  • Leistungsmessgerät zur Messung von Leistung und Energie
  • 80L-Prozessbehälter (Kunststoff, z. B. HDPE)
  • Heizelement (1 bis 2kW)
  • 10L-Behälter für die Katalysatorvormischung (Kunststoff, z. B. HDPE)
  • Katalysatorvormischer (Rührwerk)
  • Pumpe (Kreisel-, Mono- oder Zahnradpumpe) für ca. 10 bis 20L/min bei 1 bis 3 barg
  • Gegendruckventil zur Einstellung des Drucks in der Durchflusszelle
  • Manometer zur Messung des Förderdrucks
Klicken Sie hier, um Ihre PDF-Version zum Thema „Ultraschallmischen für die Biodieselproduktion“ herunterzuladen

Informationsanfrage



Ultraschallreaktoren für eine überlegene Biodieselherstellung

Hielscher Ultrasonics bietet leistungsstarke Ultraschallprozessoren und -reaktoren, die Ihre Biodieselproduktion durch höhere Biodieselausbeuten, verbesserte Biodieselqualität, kürzere Verarbeitungszeiten und niedrigere Produktionskosten verbessern.

Ultraschallreaktoren im kleinen und mittleren Maßstab für die Biodieselumesterung

Ultraschallwandler UIP500hd (500W), UIP1000hd (1000W) und UIP15000 (1500W) mit Durchflusszellen für die kontinuierliche BiodieselherstellungFür die Biodieselproduktion im kleinen und mittleren Maßstab mit bis zu 9ton/hr (2900 gal/hr) bietet Ihnen Hielscher den UIP500hdT (500 Watt), UIP1000hdT (1000 Watt), UIP1500hdT (1500 Watt) und UIP2000hdT (2000 Watt) als Ultraschall-Hochschermischer mit Durchflussreaktoren für eine zuverlässige und effiziente Inline-Biodieselherstellung an. Diese vier Ultraschallreaktoren sind sehr kompakt und lassen sich leicht integrieren oder nachrüsten. Sie sind für den Einsatz unter hoher Belastung in rauen Umgebungen ausgelegt. Unten finden Sie empfohlene Reaktorkonfigurationen für verschiedene Produktionsraten.

ton/hr
gal/hr
1x UIP500hdT (500 Watt)
0,25 bis 0,5
80 bis 160
1x UIP1000hdT (1000 Watt)
0,5 bis 1,0
160 bis 320
1x UIP1500hdT (1500 Watt)
0,75 bis 1,5
240 bis 480
1x UIP2000hdT (2000 Watt)
1,0 bis 2,0
320 bis 640
2x UIP2000hdT (2000 Watt)
2,0 bis 4,0
640 bis 1280
4xUIP1500hdT (1500 Watt)
3,0 bis 6,0
960 bis 1920
6x UIP1500hdT (1500 Watt)
4,5 bis 9,0
1440 bis 2880
6x UIP2000hdT (2000 Watt)
6,0 bis 12,0
1920 bis 3840

Industrielle Biodieselreaktoren für sehr hohe Durchsätze

Durchflusszelle des UIP4000hdT für die Inline-Beschallung im industriellen MaßstabFür industrielle Biodieselproduktionsanlagen bietet Hielscher die Ultraschallhomogenisatoren UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), 10.000 (10kW) und UIP16000hdT (16kW) an! Diese Ultraschallprozessoren sind für die kontinuierliche Verarbeitung hoher Volumenströme ausgelegt. Der UIP4000hdT, UIP6000hdT und UIP10000 können in Standard-Seefrachtcontainer integriert werden. Alternativ sind alle vier Prozessormodelle in Edelstahlschränken erhältlich. Eine aufrechte Installation benötigt nur minimalen Platz. Unten finden Sie empfohlene Konfigurationen für typische industrielle Verarbeitungsraten.

ton/hr
gal/hr
1x UIP6000hdT (6000 Watt)
3,0 bis 6,0
960 bis 1920
3x UIP4000hdT (4000 Watt)
6,0 bis 12,0
1920 bis 3840
5x UIP4000hdT (4000 Watt)
10,0 bis 20,0
3200 bis 6400
3x UIP6000hdT (6000 Watt)
9,0 bis 18,0
2880 bis 5880
3x UIP10000 (10.000 Watt)
15,0 bis 30,0
4800 bis 9600
3x UIP16000hdT (16.000 Watt)
24,0 bis 48,0
7680 bis 15.360
5x UIP16000hdT
40,0 bis 80,0
12.800 bis 25.600

Kontaktieren Sie uns! / Fragen Sie uns!

Fordern Sie weitere Informationen an

Bitte verwenden Sie das untenstehende Formular, um weitere Informationen über unsere Ultraschallprozessoren und -reaktoren für Biodiesel, technische Daten sowie Preise anzufordern. Gerne besprechen wir Ihren Biodieselprozess mit Ihnen und bieten Ihnen einen Ultraschallreaktor an, der Ihre Anforderungen erfüllt!





Industrieller Ultraschallprozessor mit 16.000 Watt Leistung für hohe Verarbeitungskapazitäten bei der Biodieselherstellung.

Das Ultraschallgerät UIP16000hdT kann 32MMGY Biodiesel verarbeiten.

Frost & Sullivan: Technologieinnovation des Jahres

Der Frost & Sullivan European Technology Innovation of the Year Award im Bereich der Biodieselverarbeitungstechnologien geht an Hielscher Ultrasonics in Anerkennung der Entwicklung einer neuartigen Ultraschalltechnologie zur Biodieselproduktion durch das Unternehmen.

Hielscher Ultrasonics erhielt den renommierten Frost and Sullivan Technology Innovation of the Year Award in Anerkennung der Entwicklung einer neuartigen Ultraschalltechnologie zur Biodieselproduktion durch das Unternehmen.
Klicken Sie hier, um mehr über die Auszeichnung von Frost and Sullivan für die Biodieselreaktoren von Hielscher Ultrasonics zu erfahren!

Umesterung – Die chemische Umwandlung von Biodiesel

Die Herstellung von Biodiesel aus Pflanzenölen (z. B. Soja, Raps, Jatropha, Sonnenblumenkernen), Algen, tierischen Fetten sowie gebrauchten Speiseölen umfasst die basenkatalysierte Umesterung von Fettsäuren mit Methanol oder Ethanol zu den entsprechenden Methylestern oder Ethylestern. Glycerin ist ein unvermeidliches Nebenprodukt dieser Reaktion.

Pflanzenöle sind ebenso wie tierische Fette Triglyceride, die aus drei Fettsäureketten bestehen, die durch ein Glycerinmolekül gebunden sind. Triglyceride sind Ester. Ester sind Säuren, beispielsweise Fettsäuren, die mit einem Alkohol verbunden sind. Glycerin (= Glycerol) ist ein schwerer Alkohol. Im Umwandlungsprozess werden Triglyceridester mithilfe eines Katalysators (Lauge) und eines Alkoholreagenzes in Alkylester (= Biodiesel) umgewandelt, beispielsweise mit Methanol, das Biodiesel aus Methylestern ergibt. Das Methanol ersetzt das Glycerin. Dieser chemische Umwandlungsprozess wird Umesterung genannt.

Nach der Umesterung sinkt das Glycerin als schwerere Phase nach unten. Biodiesel als leichtere Phase schwimmt oben und kann beispielsweise durch Dekanter oder Zentrifugen abgetrennt werden.

Vorbereitung der Biodieselherstellung

Kaliumhydroxid (0,2 bis 0,4kg, Katalysator) wird im Behälter für die Katalysatorvormischung in ca. 8,5L Methanol gelöst. Dazu muss die Katalysatorvormischung gerührt werden. Der Prozessbehälter wird mit 66L Pflanzenöl gefüllt. Das Öl wird durch das Heizelement auf 45 bis 65degC erhitzt.

Umwandlung zu Biodiesel

Wenn der Katalysator vollständig im Methanol gelöst ist, wird die Katalysatorvormischung mit dem erhitzten Öl gemischt. Die Pumpe fördert das Gemisch zur Durchflusszelle. Mithilfe des Gegendruckventils wird der Druck auf 1 bis 3barg (15 bis 45psig) eingestellt. Die Rezirkulation durch den Ultraschall-Biodieselreaktor sollte ca. 20 Minuten lang erfolgen. Während dieser Zeit wird das Öl in Biodiesel umgewandelt. Anschließend werden die Pumpe und der Ultraschall ausgeschaltet. Das Glycerin (schwerere Phase) trennt sich vom Biodiesel (leichtere Phase). Die Trennung dauert ca. 30 bis 60 Minuten. Wenn die Trennung abgeschlossen ist, kann das Glycerin abgelassen werden.

Biodieselwäsche

Da der durch die Umwandlung erzeugte Biodiesel Verunreinigungen enthält, ist eine Wäsche erforderlich. Für die Wäsche wird Wasser in den Biodiesel eingemischt. Die Ultraschallbehandlung kann die Durchmischung von Biodiesel und Wasser verbessern. Durch die Verringerung der Tröpfchengröße wird die aktive Oberfläche vergrößert. Bitte beachten Sie, dass eine sehr intensive Beschallung die Wassertröpfchen so stark verkleinern kann, dass eine nahezu stabile Emulsion entsteht, für deren Trennung spezielle Mittel (z. B. eine Zentrifuge) erforderlich sind.
 

Video: UP400St – 400-Watt-UltraschallhomogenisatorDas Video zeigt die hocheffiziente Emulgierung von Öl mit einem Ultraschallgerät mit Sonotrode. Zum Einsatz kommt das Hielscher Ultraschallgerät UP400St, das sich ideal zur Herstellung hochwertiger Emulsionen in mittelgroßen Chargen eignet.
Das Video zeigt die hocheffiziente Emulgierung von Öl mit einem Ultraschallgerät mit Sonotrode. Zum Einsatz kommt das Hielscher Ultraschallgerät UP400St, das sich ideal zur Herstellung hochwertiger Emulsionen in mittelgroßen Chargen eignet.

 

Biodieselproduktionsanlage

Das Fließschema unten zeigt einen typischen Aufbau für die Inline-Beschallung von Öl, Methanol und Katalysator zur Umwandlung in Biodiesel.
 

Prozessdiagramm zur Darstellung des Biodieselprozesses im kontinuierlichen Durchflussbetrieb. Ultraschall kann die Veresterung und Umesterung erheblich verbessern.

Die ultraschallgestützte Veresterung und Umesterung können als Chargenprozess oder als kontinuierlicher Inline-Prozess durchgeführt werden. Das Diagramm zeigt den Ultraschall-Inline-Prozess zur Umesterung für die Herstellung von Biodiesel (FAME).

 

Kontinuierliche Biodieselherstellung und -trennung

In einer Anlage zur kontinuierlichen Biodieselherstellung und kontinuierlichen Trennung werden das erhitzte Öl und die Katalysatorvormischung mithilfe regelbarer Pumpen kontinuierlich miteinander gemischt. Ein statischer Inline-Mischer verbessert die Homogenität des Zulaufs zum Ultraschallreaktor. Das Öl-Katalysator-Gemisch durchläuft die Durchflusszelle, wo es ca. 5 bis 30 Sekunden lang der Ultraschallkavitation ausgesetzt wird. Ein Gegendruckventil dient zur Regelung des Drucks in der Durchflusszelle. Das beschallte Gemisch tritt oben in die Reaktorkolonne ein. Das Volumen der Reaktorkolonne ist so ausgelegt, dass eine Verweilzeit von ca. 1 Stunde in der Kolonne erreicht wird. Während dieser Zeit wird die Umesterungsreaktion abgeschlossen. Das ausreagierte Glycerin-Biodiesel-Gemisch wird zur Zentrifuge gepumpt, wo es in die Biodiesel- und Glycerinfraktionen getrennt wird. Die Nachbehandlung umfasst Methanolrückgewinnung, Waschen und Trocknen und kann ebenfalls kontinuierlich erfolgen.

Mit diesem Aufbau entfallen der Chargenbetrieb von Biodieselreaktoren, herkömmliche Rührwerke und große Trennbehälter.

Reaktionsgeschwindigkeit der Biodieselumesterung

Die Diagramme unten zeigen typische Ergebnisse der Umesterung von Rapsöl (technische Qualität) mit Natriummethanolat (links) und Kaliumhydroxid (rechts). Bei beiden Versuchen wurde eine Kontrollprobe (blaue Linie) intensiv mechanisch gemischt. Die rote Linie zeigt die beschallte Probe mit derselben Zusammensetzung hinsichtlich Volumenverhältnis, Katalysatorkonzentration und Temperatur. Die horizontale Achse zeigt die Zeit nach dem Mischen bzw. der Beschallung. Die vertikale Achse zeigt das Volumen des Glycerins, das sich am Boden abgesetzt hat. Dies ist eine einfache Methode zur Messung der Reaktionsgeschwindigkeit. In beiden Diagrammen reagiert die beschallte Probe (rot) wesentlich schneller als die Kontrollprobe (blau).
 

Ultraschallmischen übertrifft herkömmliches Mischen durch höhere Biodieselausbeuten und eine schnellere Umwandlung. Dieser Vorteil der Beschallung gilt unabhängig vom verwendeten Katalysator.

Vergleich von Ultraschallmischen (rote Kurve) und herkömmlichem Mischen (blaue Kurve) bei der Biodieselproduktion – mit Natriummethanolat (links) und Kaliumhydroxid (rechts) als Katalysatoren.

 

Links zu Lieferanten für die Biodieselherstellung

Klicken Sie hier für Links zu Lieferanten von Pumpen und Behältern für die Biodieselindustrie.

Chemikalien- und Sicherheitsinformationen

Bitte lesen Sie die folgenden Informationen sorgfältig, um Komplikationen und gesundheitliche Beeinträchtigungen zu vermeiden.

Chemikalien zur Biodieselherstellung

Methanol ist giftig. Bei längerer Verwendung kann es Nervenschäden verursachen. Es kann auch von der Haut aufgenommen werden. Gelangt es als Spritzer in die Augen, kann es zur Erblindung führen, und beim Verschlucken kann Methanol tödlich sein. Treffen Sie daher beim Umgang mit Methanol die notwendigen Vorsichtsmaßnahmen. Es wird empfohlen, eine gute Atemschutzmaske, eine Schürze und Gummihandschuhe zu verwenden.

Kaliumhydroxid (KOH) ist giftig und verursacht bei Kontakt Hautverätzungen. Eine gute Belüftung ist erforderlich.

Stellen Sie sicher, dass der Arbeitsbereich großzügig und gründlich belüftet wird, damit Dämpfe entweichen können. Atemschutzmasken mit Dampffilterpatronen sind gegen Methanoldämpfe nicht wirksam. Ein System mit Atemluftversorgung (SCBA – umluftunabhängiges Atemschutzgerät) bietet einen besseren Schutz vor Methanoldämpfen.

Biodiesel und Gummiteile

Ein längerer Betrieb mit 100% Biodiesel kann zu Problemen an den benetzten Gummiteilen des Motors (Pumpe, Schläuche, O-Ringe) führen. Der Austausch gegen Stahlteile oder hochbelastbaren Gummi kann dieses Problem beseitigen. Alternativ können Sie Ihrem Biodiesel ca. 25% herkömmlichen (fossilen) Diesel beimischen, um Probleme zu vermeiden.



Literatur / Quellen


Hochleistungsultraschall! Das Produktsortiment von Hielscher deckt das gesamte Spektrum ab: vom kompakten Labor-Ultraschallgerät über Technikumsgeräte bis hin zu Ultraschallsystemen für den industriellen Maßstab.

Hielscher Ultrasonics stellt leistungsstarke Ultraschallhomogenisatoren vom Labor- bis zum Industriemaßstab her.

Wir besprechen gerne Ihren Prozess mit Ihnen.

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