Ultraschallreaktoren für die Biodieselproduktion

Ultraschallreaktoren verbessern die chemische Reaktionskinetik des Biodieselumwandlungsprozesses. Dies führt zu einer schnelleren Umesterung, einer höheren Umwandlungsausbeute und spart überschüssiges Methanol und Katalysator. Hielscher stellt Ultraschall-Mischreaktoren für die Produktion von Biodiesel in jedem Maßstab her. Die Ultraschallreaktoren sind kompakt, einfach zu installieren und sehr effizient.

Steigerung und Beschleunigung der Biodieselproduktion durch Leistungsultraschall

Biodiesel ist ein erneuerbarer und sauberer Kraftstoff, der aus Pflanzenölen, tierischen Fetten oder Altspeiseöl hergestellt wird. Er kann durch eine Umesterungsreaktion hergestellt werden, bei der Triglyceride mit Hilfe eines Alkohols und eines Katalysators in Fettsäuremethylester (FAME) umgewandelt werden. Eine Möglichkeit, die Umesterungsreaktion zu beschleunigen, ist der Einsatz von Ultraschallwellen, die die Durchmischung und den Stoffaustausch der Reaktanten verbessern sowie das Aufbrechen der Öltröpfchen und die Dispersion des Katalysators fördern können.
Ein Sonden-Ultraschallgerät, auch Sonotrode genannt, ist ein Gerät, das durch die Vibration eines Titanstabs hochfrequente Schallwellen (in der Regel im Bereich von 20 kHz bis 30 kHz) erzeugt. Die Ultraschallwellen breiten sich in der Flüssigkeit aus und erzeugen Hoch- und Niederdruckzonen, in denen sich Kavitationsblasen bilden und schnell zusammenfallen. Das Kollabieren der Blasen führt zu intensiver lokaler Erwärmung und Abkühlung, hohen Scherkräften und Schockwellen, was die Reaktionsgeschwindigkeit und Effizienz des Umesterungsprozesses erhöhen kann.

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Hielscher's Ultrasonic 32MMGY Biodiesel Reactor

Das Ultraschallsystem UIP16000hdT ist in der Lage, 32MMGY Biodiesel zu verarbeiten.

 

In diesem Video-Tutorial führen wir Sie in die Wissenschaft ein, wie Ultraschall-Biodiesel-Reaktoren die Biodieselproduktion erheblich verbessern. Hielscher Ultraschall-Biodiesel-Reaktoren haben sich als leistungsfähiges Werkzeug zur Verbesserung des Biodiesel-Produktionsprozesses etabliert. In diesem Tutorial gehen wir auf das dahinter stehende Funktionsprinzip ein und zeigen verschiedene Ultraschall-Setups für jeden Produktionsmaßstab. Verbessern Sie die Effizienz und Kosteneffizienz Ihrer Biodieselproduktion und produzieren Sie höhere Erträge an hochwertigem Biodiesel in einer schnellen Umwandlung. Gleichzeitig ermöglichen Ultraschall-Biodieselreaktoren die Verwendung von schlechten Ölen wie Altpflanzenölen oder Altspeisefetten und helfen, Methanol und Katalysator einzusparen, was zu einer umweltfreundlichen und nachhaltigen Biodieselherstellung beiträgt.

Biodieselproduktion mit Hielscher Sonoreaktoren für mehr Ausbeute und höhere Qualität & Kapazität

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Vorteile der Biodieselproduktion mit Ultraschall

Zu den Vorteilen der Verwendung eines Sonden-Ultraschallgeräts für die Biodieselsynthese gehören:

  1. Schnellere Reaktionsgeschwindigkeit: Die Ultraschallwellen können den Stoffaustausch der Reaktanten erhöhen und die Umesterungsreaktion beschleunigen, wodurch die Reaktionszeit verkürzt und die Ausbeute an Biodiesel erhöht wird.
  2. Höhere Ausbeute und Reinheit: Das Ultraschall-Biodieselverfahren verbessert die Dispersion des Katalysators und die Homogenität des Reaktionsgemischs, was zu einer höheren Ausbeute und Reinheit des Biodiesels führt. Mit Hilfe von Ultraschall können Sie auch minderwertige Ausgangsstoffe wie Altspeisefette verwenden und in hochwertigen Biodiesel umwandeln.
  3. Geringerer Energieverbrauch: Durch den Einsatz von Ultraschall wird der Energiebedarf für das Mischen und Erhitzen des Reaktionsgemischs sowie die benötigte Katalysatormenge reduziert, was zu einem nachhaltigeren und kostengünstigeren Verfahren führt.
  4. Flexibilität und Skalierbarkeit: Die Sonden-Ultraschallgeräte und -Reaktoren von Hielscher können sowohl für die Produktion von Biodiesel im kleinen als auch im großen Maßstab eingesetzt werden und lassen sich problemlos in bestehende Produktionsprozesse integrieren.

Zusammenfassend bedeutet dies, dass der Einsatz von Hielscher-Ultraschallgeräten und Ultraschallreaktoren für die Biodieselsynthese erhebliche Vorteile in Bezug auf Reaktionsgeschwindigkeit, Ausbeute, Reinheit, Energieverbrauch und Skalierbarkeit bietet, was sie zu einer rentablen Technologie für die nachhaltige Produktion von erneuerbaren Kraftstoffen macht.

Biodiesel-Ultraschallreaktoren senken die Kosten und steigern die Biodieselausbeute

Die Ultraschall-Emulgierung nutzt die intensive Kavitationsscherung von Ultraschall-Homogenisatoren in Ultraschall-Inline-ReaktorenÜberschüssiges Methanol und Katalysator sind erhebliche Kostenfaktoren bei der Biodieselproduktion. Hielscher Ultraschallreaktoren nutzen intensive Kavitationsscherkräfte für die Vermischung von Methanol mit Ihrem Ausgangsmaterial. Dadurch entstehen viel kleinere Methanoltropfen, was zu einer besseren Ausnutzung von Methanol und Katalysator führt. Daher werden weniger Überschuss-Methanol und weniger Katalysator benötigt. Darüber hinaus beeinflusst die Kavitation die Reaktionskinetik, was zu einer schnelleren und vollständigeren Umesterung führt.

Prozessdiagramm, das die Schritte der Biodieselverarbeitung zeigt. Ultraschall kann die Veresterung und Umesterung erheblich verbessern.

Die Ultraschallveresterung ist ein Vorbehandlungsschritt, bei dem minderwertiges Ausgangsmaterial mit einem hohem Gehalt an freien Fettsäuren aufwertet, indem freie Fettsäuren zu Estern umgewandelt werden. Im 2. Schritt der Ultraschall-Umesterung werden die Triglyceride in Biodiesel (FAME) umgewandelt.

Der Einsatz von Ultraschallreaktoren für die Biodieselproduktion wird für Produktionskapazitäten über 0,25 Tonnen Biodiesel pro Stunde empfohlen. Hielscher bietet Ultraschallreaktoren mit einer Kapazität von bis zu 16 Tonnen/Stunde (5100 Gallonen/Stunde) pro Reaktor an. Sie können mehrere Reaktoren kombinieren, um Ihre Prozesskapazität anzupassen. Sie können später zusätzliche Reaktoren hinzufügen, wenn Sie Ihre Produktionskapazität erweitern. Wir empfehlen Ihnen gerne die für Ihre Anlage und Ihre Prozesskapazität am besten geeignete Biodiesel-Reaktoranlage.

Kleine und mittelgroße Ultraschall-Biodiesel-Reaktoren

Ultraschall-Mischreaktoren für die Herstellung von BiodieselFür kleine und mittelgroße Biodiesel-Produktionsanlagen bis zu 9 Tonnen/Stunde (2900 Gallonen/Stunde) bietet Hielscher den UIP500hdT (500 Watt), UIP1000hdT (1000 Watt), UIP1500hdT (1500 Watt) oder UIP2000hdT (2000 Watt). Diese vier Inline-Ultraschallreaktoren sind sehr kompakt und lassen sich leicht integrieren oder nachrüsten. Sie sind für den Hochleistungsbetrieb in rauen Umgebungen ausgelegt. Nachstehend finden Sie empfohlene Reaktoraufbauten für eine Reihe von Produktionsraten.

Tonnen/Stunde
Gallonen/Stunde
1x UIP500hdT
0,25 bis 0,5
80 bis 160
1x UIP1000hdT
0,5 bis 1,0
160 bis 320
1x UIP1500hdT
0,75 bis 1,5
240 bis 480
1x UIP2000hdT
1,0 bis 2,0
320 bis 640
2x UIP1500hdT
1,5 bis 3,0
480 bis 960
2x UIP2000hdT
2,0 bis 4,0
640 bis 1280
4x UIP1500hdT
3,0 bis 6,0
960 bis 1920
4x UIP2000hdT
4 bis 8
1280 bis 2560

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Industrielle Ultraschall-Biodiesel-Reaktoren im großen Maßstab

Herstellung von Biodiesel in einem Inline-UltraschallreaktorFür industrielle Biodiesel-Produktionsanlagen bietet Hielscher die UIP4000hdT (4000 Watt), UIP6000hdT (6000 Watt), UIP10000hdT (10000 Watt) und UIP16000hdT (16000 Watt) an. Diese Ultraschall-Homogenisatoren mit Inline-Reaktoren sind für die kontinuierliche Produktion von Biodiesel bei hohen Durchflussraten ausgelegt. Alle vier Ultraschall-Homogenisatoren sind in Edelstahlgehäusen erhältlich. Die vertikale Installation erfordert eine minimale Stellfläche für die Aufstellung oder Nachrüstung. Nachstehend finden Sie empfohlene Aufstellungen für typische industrielle Prouktionsraten.

Tonnen/Stunde
Gallonen/Stunde
3x UIP4000hdT
6,0 bis 12,0
1920 bis 3840
5x UIP4000hdT
10,0 bis 20,0
3200 bis 6400
3x UIP10000hdT
15,0 bis 30,0
4800 bis 9600
3x UIP16000hdT
24,0 bis 48,0
7680 bis 15360
5x UIP16000hdT
40,0 bis 80,0
12800 bis 25600

Inline-Ultraschallmischung von Öl und Methanol

Ultraschall-Mischreaktoren ersetzen Tankrührwerke und andere Mischer mit dynamischer Scherung. Im Allgemeinen werden die Ultraschall-Biodieselreaktoren zum Mischen von zwei Zufuhrströmen eingesetzt: Öl und Methanol (mit Katalysator). Dazu wird eine Vormischung durch den Inline-Ultraschallreaktor gepumpt, wo die Ultraschallkavitation beide Reagenzien innerhalb von 2 bis 10 Sekunden vermischt und emulgiert. Dies ist ein Inline-Mischverfahren. Wenn das Gemisch den Durchflusszellenreaktor verlässt, trennt sich das Glycerin durch Schwerkraft in weniger als 60 Minuten. Alternativ können Sie die beschallte Mischung nach einigen Minuten Reaktionszeit in eine Zentrifuge führen. Die Inline-Mischung reduziert die Anzahl und das Volumen der verwendeten Tanks im Vergleich zur herkömmlichen Biodieselherstellung. Dies verbessert die Kapitalnutzung.

Prozessdiagramm, das den Biodieselprozess im Durchflussverfahren zeigt. Ultraschall kann die Veresterung und Umesterung erheblich verbessern.

Die ultraschall-gestützte Veresterung und Umesterung kann als Batch- oder als kontinuierlicher Inline-Prozess betrieben werden. Das Diagramm zeigt den Ultraschall-Inline-Prozess für die Umesterung von Biodiesel (FAME).

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Literatur / Literaturhinweise


Hochleistungs-Ultraschall! Die Produktpalette von Hielscher deckt das gesamte Spektrum vom kompakten Labor-Ultraschallgerät über Bench-top-Homogenisatoren bis hin zu vollindustriellen Ultraschallsystemen ab.

Hielscher Ultrasonics fertigt Hochleistungs-Ultraschall-Homogenisatoren vom Labor bis zum voll-kommerziellen Industriemaßstab.


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