Παραγωγή βιοντίζελ & μετατροπή σε βιοντίζελ
Ξεπεράστε τους περιορισμούς στην παραγωγή βιοντίζελ με αντιδραστήρες υπερήχων! Η αργή κινητική της αντίδρασης και η ανεπαρκής μεταφορά μάζας μπορούν να μειώσουν σημαντικά τη δυναμικότητα, την απόδοση και την ποιότητα παραγωγής της μονάδας βιοντίζελ σας. Οι αντιδραστήρες υπερήχων της Hielscher αντιμετωπίζουν αυτές τις προκλήσεις βελτιώνοντας ουσιαστικά την κινητική της μετεστεροποίησης. Ως αποτέλεσμα, η επεξεργασία βιοντίζελ απαιτεί μικρότερη περίσσεια μεθανόλης και μειωμένες ποσότητες καταλύτη.
Σπηλαίωση υπερήχων: Μια ανώτερη λύση ανάμειξης
Η παραδοσιακή παραγωγή βιοντίζελ χρησιμοποιεί συνήθως αντιδραστήρες παρτίδας με εισροές ενέργειας υπό μορφή θερμότητας και μηχανικής ανάμειξης. Η σπηλαίωση υπερήχων προσφέρει μια αποτελεσματική εναλλακτική λύση που επιτυγχάνει καλύτερη ανάμειξη στην εμπορική επεξεργασία βιοντίζελ. Αυτή η σπηλαίωση υπερήχων παρέχει την απαραίτητη ενέργεια ενεργοποίησης για τη βιομηχανική μετεστεροποίηση προς παραγωγή βιοντίζελ.
Βασικά πλεονεκτήματα της μετεστεροποίησης με υπερήχους για την παραγωγή βιοντίζελ:
- Υψηλότερα ποσοστά μετατροπής
- Συντομότεροι χρόνοι αντίδρασης
- Βελτιωμένη ποιότητα προϊόντος
- Δυνατότητα μετατροπής απόβλητων ελαίων σε FAME (μεθυλεστέρες λιπαρών οξέων)
Η ανάμειξη με υπερήχους βελτιώνει το ποσοστό μετατροπής σε βιοντίζελ, αυξάνει την απόδοση και εξοικονομεί περίσσεια μεθανόλης και καταλύτη.
Μετεστεροποίηση για την παραγωγή βιοντίζελ βελτιωμένη με υπερήχους
Η παραγωγή βιοντίζελ περιλαμβάνει συνήθως μια χημική αντίδραση που ονομάζεται μετεστεροποίηση, κατά την οποία ένα τριγλυκερίδιο (όπως φυτικό έλαιο, ζωικό λίπος, χρησιμοποιημένα μαγειρικά έλαια) αντιδρά με μια αλκοόλη (όπως η μεθανόλη) παρουσία καταλύτη για να παραχθούν βιοντίζελ (μεθυλεστέρες λιπαρών οξέων) και γλυκερόλη. Οι αντιδραστήρες υπερήχων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ενίσχυση της διεργασίας μετεστεροποίησης με διάφορους τρόπους, προσφέροντας διάφορα οφέλη:
- Βελτιωμένη ανάμειξη: Τα υπερηχητικά κύματα μπορούν να δημιουργήσουν φυσαλίδες σπηλαίωσης που καταρρέουν βίαια, προκαλώντας έντονη ανάμειξη και ανάδευση του μείγματος αντίδρασης. Αυτό οδηγεί σε καλύτερη επαφή μεταξύ των αντιδρώντων και του καταλύτη, με αποτέλεσμα ταχύτερη και πληρέστερη μετεστεροποίηση.
- Επιταχυνόμενη κινητική αντίδρασης: Οι συνθήκες υψηλής ενέργειας που δημιουργούνται από τα υπερηχητικά κύματα μπορούν να ενεργοποιήσουν την αντίδραση, αυξάνοντας την ταχύτητα αντίδρασης και μειώνοντας τον χρόνο αντίδρασης που απαιτείται για την επίτευξη ενός δεδομένου βαθμού μετατροπής. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε υψηλότερες αποδόσεις και χαμηλότερο κόστος.
- Μειωμένη χρήση καταλύτη: Οι αντιδραστήρες υπερήχων μπορούν να βελτιώσουν την αποδοτικότητα χρήσης του καταλύτη παρέχοντας περισσότερες ενεργές θέσεις για την αντίδραση. Αυτό σημαίνει ότι απαιτείται λιγότερος καταλύτης για την επίτευξη του ίδιου βαθμού μετατροπής, μειώνοντας το κόστος και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις.
- Βελτιωμένη ποιότητα προϊόντος: Οι αντιδραστήρες υπερήχων μπορούν να παράγουν βιοντίζελ με χαμηλότερη περιεκτικότητα σε ελεύθερα λιπαρά οξέα, υψηλότερη καθαρότητα και καλύτερες ιδιότητες ροής σε χαμηλές θερμοκρασίες. Αυτό οφείλεται στη βελτιωμένη ανάμειξη και την ταχύτερη κινητική αντίδρασης, που ελαχιστοποιούν τον σχηματισμό ανεπιθύμητων παραπροϊόντων και προσμείξεων.
Αυτά τα πλεονεκτήματα της επεξεργασίας βιοντίζελ με υπερήχους καθιστούν τη χρήση μιας διάταξης αντιδραστήρα υπερήχων ιδιαίτερα οικονομική, καθώς η χρήση αντιδραστήρων υπερήχων βελτιώνει σημαντικά την αποδοτικότητα, την ταχύτητα και την ποιότητα της μετεστεροποίησης για την παραγωγή βιοντίζελ. Συνολικά, αυτό σημαίνει ότι η κατεργασία με υπερήχους μετατρέπει τη μετεστεροποίηση σε μια πιο βιώσιμη διεργασία από οικονομική και περιβαλλοντική άποψη.
Προβλήματα της συμβατικής ανάμειξης για την παραγωγή βιοντίζελ: Η συμβατική αντίδραση εστεροποίησης κατά την επεξεργασία σε παρτίδες τείνει να είναι αργή, ενώ ο διαχωρισμός της φάσης γλυκερίνης είναι χρονοβόρος, απαιτώντας συχνά 5 ώρες ή περισσότερο.
Οι αντιδραστήρες υπερήχων σάς βοηθούν να επιταχύνετε τη διεργασία παραγωγής βιοντίζελ και ταυτόχρονα να αυξήσετε την απόδοση και την ποιότητα του βιοντίζελ σας με χαμηλότερο κόστος επεξεργασίας!
Συσκευή υπερήχων βιομηχανικού τύπου UIP2000hdT με κυψελίδα ροής FC2T500k για εστεροποίηση και μετεστεροποίηση εντός γραμμής προς παραγωγή βιοντίζελ.
Τα πλεονεκτήματα της μετεστεροποίησης με υπερήχους για την παραγωγή βιοντίζελ
- Υψηλότερες αποδόσεις βιοντίζελ χάρη στη βελτιωμένη ανάμειξη
- Αυξημένη ποιότητα βιοντίζελ
- Χρήση ακόμη και ελαίων της χαμηλότερης ποιότητας ως πρώτης ύλης
- Συνεχής επεξεργασία εντός γραμμής
- Λιγότερη μεθανόλη
- Λιγότερος καταλύτης
- Εξοικονόμηση χρόνου χάρη στη μετατροπή υψηλής ταχύτητας
- Εξοικονόμηση ενέργειας
- Απλή και ασφαλής λειτουργία
- Ανθεκτικότητα και περιορισμένες ανάγκες συντήρησης
- Υψηλές επιδόσεις: λειτουργία 24/7 υπό πλήρες φορτίο
Ο αντιδραστήρας υπερήχων UIP16000hdT παράγει περίπου 32MMGY
“Είμαστε πολύ ικανοποιημένοι από τον εξοπλισμό και την εξυπηρέτηση της Hielscher και έχουμε κάθε πρόθεση να ενσωματώσουμε την τεχνολογία κατεργασίας με υπερήχους της Hielscher σε όλα τα μελλοντικά μας εγχειρήματα.”
Todd Stephens, Tulsa Biofuels
Υπέρηχοι για την παραγωγή βιοντίζελ
Το βιοντίζελ παράγεται συχνά σε αντιδραστήρες παρτίδας. Η μετατροπή σε βιοντίζελ με υπερήχους επιτρέπει τη συνεχή επεξεργασία εντός γραμμής. Η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να επιτύχει απόδοση βιοντίζελ άνω του 99%. Οι αντιδραστήρες υπερήχων μειώνουν τον χρόνο επεξεργασίας από τις 1 έως 4 ώρες της συμβατικής επεξεργασίας παρτίδας σε λιγότερο από 30 δευτερόλεπτα. Ακόμη πιο σημαντικό είναι ότι η κατεργασία με υπερήχους μειώνει τον χρόνο διαχωρισμού από 5 έως 10 ώρες (με συμβατική ανάδευση) σε λιγότερο από 60 λεπτά. Η κατεργασία με υπερήχους συμβάλλει επίσης στη μείωση της απαιτούμενης ποσότητας καταλύτη κατά έως και 50%, λόγω της αυξημένης χημικής δραστικότητας παρουσία σπηλαίωσης. Με τη χρήση κατεργασίας με υπερήχους μειώνεται επίσης η απαιτούμενη ποσότητα περίσσειας μεθανόλης. Ένα ακόμη όφελος είναι η επακόλουθη αύξηση της καθαρότητας της γλυκερίνης.
Παραγωγή βιοντίζελ με υπερήχους βήμα προς βήμα:
- το φυτικό έλαιο ή το ζωικό λίπος αναμειγνύεται με μεθανόλη (η οποία παράγει μεθυλεστέρες) ή αιθανόλη (για αιθυλεστέρες) και με μεθοξείδιο ή υδροξείδιο του νατρίου ή του καλίου
- το μείγμα θερμαίνεται, π.χ. σε θερμοκρασίες μεταξύ 45 και 65degC
- το θερμαινόμενο μείγμα υποβάλλεται σε κατεργασία με υπερήχους εντός γραμμής για 5 έως 15 δευτερόλεπτα
- η γλυκερίνη καθιζάνει ή διαχωρίζεται με χρήση φυγοκεντρητών
- το βιοντίζελ που προκύπτει από τη μετατροπή πλένεται με νερό
Συνήθως, η κατεργασία με υπερήχους πραγματοποιείται σε αυξημένη πίεση (1 έως 3bar, μανομετρική πίεση), με χρήση αντλίας τροφοδοσίας και ρυθμιζόμενης βαλβίδας αντίθλιψης δίπλα στην κυψελίδα ροής.
Η βιομηχανική μετατροπή σε βιοντίζελ δεν απαιτεί πολλή ενέργεια υπερήχων. Η πραγματική ενεργειακή απαίτηση μπορεί να προσδιοριστεί σε κλίμακα εργαστηριακού πάγκου χρησιμοποιώντας, π.χ., έναν επεξεργαστή υπερήχων 1kW, όπως ο UIP1000hdT. Όλα τα αποτελέσματα αυτών των δοκιμών σε εργαστηριακό πάγκο μπορούν να μεταφερθούν γραμμικά σε μεγαλύτερη κλίμακα χωρίς κανένα πρόβλημα. Εάν απαιτείται, διατίθενται συσκευές υπερήχων με πιστοποίηση ATEX, όπως ο UIP1000-Exd.
Η Hielscher προμηθεύει βιομηχανικό εξοπλισμό επεξεργασίας βιοντίζελ με υπερήχους σε όλο τον κόσμο. Με επεξεργαστές υπερήχων ισχύος έως 16kW ανά συσκευή, δεν υπάρχει όριο στο μέγεθος της μονάδας βιοντίζελ ή στη δυναμικότητα επεξεργασίας.
Κόστος παραγωγής βιοντίζελ με υπερήχους
Η κατεργασία με υπερήχους αποτελεί αποτελεσματικό μέσο για την αύξηση της ταχύτητας αντίδρασης και του ποσοστού μετατροπής στην εμπορική παραγωγή βιοντίζελ. Το κόστος της επεξεργασίας με υπερήχους προκύπτει κυρίως από την επένδυση σε εξοπλισμό υπερήχων, το κόστος παροχών κοινής ωφέλειας και τη συντήρηση. Η εξαιρετική ενεργειακή απόδοση των συσκευών υπερήχων της Hielscher συμβάλλει στη μείωση του κόστους παροχών κοινής ωφέλειας και, συνεπώς, καθιστά τη διεργασία ακόμη πιο φιλική προς το περιβάλλον. Το προκύπτον κόστος κατεργασίας με υπερήχους κυμαίνεται μεταξύ 0,1ct και 1,0ct ανά λίτρο (0,4ct έως 1,9ct/gallon) όταν εφαρμόζεται σε εμπορική κλίμακα.
Διαβάστε περισσότερα για την αποδοτικότητα της διεργασίας και τα οικονομικά οφέλη της παραγωγής βιοντίζελ με υπερήχους!
Η ανάμειξη με υπερήχους μειώνει την ειδική κατανάλωση ενέργειας στην παραγωγή βιοντίζελ, υπερτερώντας κατά πολύ της υδροδυναμικής μαγνητικής ανάμειξης και των αναμεικτών υψηλής διάτμησης.
Διάταξη υπερήχων μικρής κλίμακας για βιοντίζελ
Η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μετατροπή ελαίου σε βιοντίζελ σε οποιαδήποτε κλίμακα. Η παρακάτω εικόνα δείχνει μια διάταξη μικρής κλίμακας για την επεξεργασία 60–70L (16 έως 19 γαλόνια). Πρόκειται για την τυπική διάταξη για αρχικές μελέτες και επίδειξη της διεργασίας.
Η εστεροποίηση και η μετεστεροποίηση με υπερήχους μπορούν να πραγματοποιηθούν ως διεργασίες παρτίδας ή ως συνεχείς διεργασίες εντός γραμμής. Αυτό το διάγραμμα δείχνει τη διεργασία παρτίδας με υπερήχους για τη μετατροπή σε βιοντίζελ.
3x συσκευές υπερήχων 1kW του μοντέλου 1000hdT με αντιδραστήρα υπερήχων συνεχούς ροής για εξαιρετικά αποδοτική μετατροπή σε βιοντίζελ.
- μία συσκευή υπερήχων (π.χ. UIP500hdT ή UIP1000hdT) με ενισχυτή πλάτους ταλάντωσης, ηχοτρόδιο και κυψελίδα ροής
- μετρητή ισχύος για τη μέτρηση ισχύος και ενέργειας
- δεξαμενή επεξεργασίας 80L (πλαστική, π.χ. από HDPE)
- θερμαντικό στοιχείο (1 έως 2kW)
- δεξαμενή προανάμειξης καταλύτη 10L (πλαστική, π.χ. από HDPE)
- προαναμείκτη καταλύτη (αναδευτήρα)
- αντλία (φυγόκεντρος, mono ή γραναζωτή) για περίπου 10 έως 20L/min σε 1 έως 3 barg
- βαλβίδα αντίθλιψης για τη ρύθμιση της πίεσης στην κυψελίδα ροής
- μανόμετρο για τη μέτρηση της πίεσης τροφοδοσίας
Αντιδραστήρες υπερήχων για ανώτερη επεξεργασία βιοντίζελ
Η Hielscher Ultrasonics προσφέρει επεξεργαστές και αντιδραστήρες υπερήχων υψηλών επιδόσεων, οι οποίοι θα βελτιώσουν την παραγωγή βιοντίζελ σας, αυξάνοντας την απόδοση σε βιοντίζελ, βελτιώνοντας την ποιότητά του και μειώνοντας τον χρόνο επεξεργασίας και το κόστος παραγωγής.
Αντιδραστήρες υπερήχων μικρής και μεσαίας κλίμακας για τη μετεστεροποίηση βιοντίζελ
Για την παραγωγή βιοντίζελ μικρής και μεσαίας κλίμακας, έως και 9ton/hr (2900 gal/hr), η Hielscher σάς προσφέρει τα UIP500hdT (500 watts), UIP1000hdT (1000 watts), UIP1500hdT (1500 watts) και UIP2000hdT (2000 watts) ως αναμείκτες υπερήχων υψηλής διάτμησης με αντιδραστήρες διέλευσης, για αξιόπιστη και αποδοτική επεξεργασία βιοντίζελ εντός γραμμής. Αυτοί οι τέσσερις αντιδραστήρες υπερήχων είναι πολύ συμπαγείς και ενσωματώνονται εύκολα σε νέες ή υφιστάμενες εγκαταστάσεις. Είναι κατασκευασμένοι για απαιτητική λειτουργία σε αντίξοα περιβάλλοντα. Παρακάτω θα βρείτε προτεινόμενες διατάξεις αντιδραστήρων για διάφορους ρυθμούς παραγωγής.
|
ton/hr
|
gal/hr
|
|
|---|---|---|
| 1x UIP500hdT (500 watts) |
0,25 έως 0,5
|
80 έως 160
|
| 1x UIP1000hdT (1000 watts) |
0,5 έως 1,0
|
160 έως 320
|
| 1x UIP1500hdT (1500 watts) |
0,75 έως 1,5
|
240 έως 480
|
| 1x UIP2000hdT (2000 watts) |
1,0 έως 2,0
|
320 έως 640
|
| 2x UIP2000hdT (2000 watts) |
2,0 έως 4,0
|
640 έως 1280
|
| 4xUIP1500hdT (1500 watts) |
3,0 έως 6,0
|
960 έως 1920
|
| 6x UIP1500hdT (1500 watts) |
4,5 έως 9,0
|
1440 έως 2880
|
| 6x UIP2000hdT (2000 watts) |
6,0 έως 12,0
|
1920 έως 3840
|
Βιομηχανικοί αντιδραστήρες βιοντίζελ πολύ μεγάλης παραγωγικής δυναμικότητας
Για μονάδες παραγωγής βιοντίζελ με επεξεργασία βιομηχανικής κλίμακας, η Hielscher προσφέρει τους ομογενοποιητές υπερήχων UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), 10000 (10kW) και UIP16000hdT (16kW)! Αυτοί οι επεξεργαστές υπερήχων έχουν σχεδιαστεί για συνεχή επεξεργασία με υψηλές παροχές. Τα UIP4000hdT, UIP6000hdT και UIP10000 μπορούν να ενσωματωθούν σε τυποποιημένα εμπορευματοκιβώτια θαλάσσιων μεταφορών. Εναλλακτικά, και τα τέσσερα μοντέλα επεξεργαστών διατίθενται σε ερμάρια από ανοξείδωτο χάλυβα. Η κατακόρυφη εγκατάσταση απαιτεί ελάχιστο χώρο. Παρακάτω θα βρείτε προτεινόμενες διατάξεις για συνήθεις ρυθμούς βιομηχανικής επεξεργασίας.
|
ton/hr
|
gal/hr
|
1x UIP6000hdT (6000 watts) |
3,0 έως 6,0
|
960 έως 1920
|
|---|---|---|
| 3x UIP4000hdT (4000 watts) |
6,0 έως 12,0
|
1920 έως 3840
|
| 5x UIP4000hdT (4000 watts) |
10,0 έως 20,0
|
3200 έως 6400
|
3x UIP6000hdT (6000 watts) |
9,0 έως 18,0
|
2880 έως 5880
|
| 3x UIP10000 (10.000 watts) |
15,0 έως 30,0
|
4800 έως 9600
|
| 3x UIP16000hdT (16.000 watts) |
24,0 έως 48,0
|
7680 έως 15.360
|
| 5x UIP16000hdT |
40,0 έως 80,0
|
12.800 έως 25.600
|
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Η συσκευή υπερήχων UIP16000hdT μπορεί να επεξεργαστεί 32MMGY βιοντίζελ.
Τεχνολογική Καινοτομία της Χρονιάς της Frost & Sullivan
Η Hielscher Ultrasonics έλαβε το υψηλού κύρους βραβείο Τεχνολογικής Καινοτομίας της Χρονιάς της Frost and Sullivan, σε αναγνώριση της ανάπτυξης από την εταιρεία μιας καινοτόμου τεχνολογίας υπερήχων για την παραγωγή βιοντίζελ.
Κάντε κλικ εδώ για να διαβάσετε περισσότερα σχετικά με το βραβείο Frost and Sullivan για τους αντιδραστήρες βιοντίζελ της Hielscher Ultrasonics!
Μετεστεροποίηση – Η χημική μετατροπή του βιοντίζελ
Η παραγωγή βιοντίζελ από φυτικά έλαια (π.χ. σόγιας, κανόλας, γιατρόφας, ηλιόσπορου), φύκη, ζωικά λίπη καθώς και απόβλητα μαγειρικά έλαια περιλαμβάνει τη μετεστεροποίηση λιπαρών οξέων με μεθανόλη ή αιθανόλη, με κατάλυση από βάση, για την παραγωγή των αντίστοιχων μεθυλεστέρων ή αιθυλεστέρων. Η γλυκερίνη είναι αναπόφευκτο παραπροϊόν αυτής της αντίδρασης.
Τα φυτικά έλαια, όπως και τα ζωικά λίπη, είναι τριγλυκερίδια που αποτελούνται από τρεις αλυσίδες λιπαρών οξέων συνδεδεμένες με ένα μόριο γλυκερίνης. Τα τριγλυκερίδια είναι εστέρες. Οι εστέρες είναι οξέα, όπως τα λιπαρά οξέα, συνδυασμένα με μια αλκοόλη. Η γλυκερίνη (= γλυκερόλη) είναι μια βαριά αλκοόλη. Κατά τη διαδικασία μετατροπής, οι τριγλυκεριδικοί εστέρες μετατρέπονται σε αλκυλεστέρες (= βιοντίζελ) με τη χρήση ενός καταλύτη (καυστικού αλκαλίου) και μιας αλκοόλης ως αντιδραστηρίου, π.χ. μεθανόλης, η οποία δίνει βιοντίζελ μεθυλεστέρων. Η μεθανόλη αντικαθιστά τη γλυκερίνη. Αυτή η διαδικασία χημικής μετατροπής ονομάζεται μετεστεροποίηση.
Μετά τη μετεστεροποίηση, η γλυκερίνη, η οποία είναι η βαρύτερη φάση, κατακάθεται στον πυθμένα. Το βιοντίζελ, το οποίο είναι η ελαφρύτερη φάση, επιπλέει στην επιφάνεια και μπορεί να διαχωριστεί, π.χ. με διαχωριστήρες καθίζησης ή φυγοκεντρητές.
Προετοιμασία βιοντίζελ
Το υδροξείδιο του καλίου (0,2 έως 0,4kg, καταλύτης) διαλύεται σε περίπου 8,5L μεθανόλης στη δεξαμενή προανάμειξης του καταλύτη. Αυτό απαιτεί ανάδευση του προμείγματος του καταλύτη. Η δεξαμενή επεξεργασίας γεμίζει με 66L φυτικού ελαίου. Το έλαιο θερμαίνεται από το θερμαντικό στοιχείο στους 45 έως 65degC.
Μετατροπή σε βιοντίζελ
Όταν ο καταλύτης διαλυθεί πλήρως στη μεθανόλη, το πρόμειγμα του καταλύτη αναμειγνύεται με το θερμασμένο έλαιο. Η αντλία τροφοδοτεί το μείγμα στην κυψελίδα ροής. Μέσω της βαλβίδας αντίθλιψης, η πίεση ρυθμίζεται στα 1 έως 3barg (15 έως 45psig). Η ανακυκλοφορία μέσω του αντιδραστήρα υπερήχων για βιοντίζελ θα πρέπει να πραγματοποιείται για περίπου 20 λεπτά. Κατά τη διάρκεια αυτού του διαστήματος, το έλαιο μετατρέπεται σε βιοντίζελ. Στη συνέχεια, η αντλία και οι υπέρηχοι απενεργοποιούνται. Η γλυκερίνη (βαρύτερη φάση) διαχωρίζεται από το βιοντίζελ (ελαφρύτερη φάση). Ο διαχωρισμός διαρκεί περίπου 30 έως 60 λεπτά. Όταν ολοκληρωθεί ο διαχωρισμός, η γλυκερίνη μπορεί να αποστραγγιστεί.
Πλύση βιοντίζελ
Καθώς το βιοντίζελ που προκύπτει από τη μετατροπή περιέχει προσμείξεις, απαιτείται πλύση. Για την πλύση, αναμειγνύεται νερό με το βιοντίζελ. Η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να διευκολύνει την ανάμειξη του βιοντίζελ με το νερό. Αυτό αυξάνει την ενεργό επιφάνεια ως αποτέλεσμα της μείωσης του μεγέθους των σταγονιδίων. Λάβετε υπόψη ότι η πολύ έντονη κατεργασία με υπερήχους μπορεί να μειώσει τα σταγονίδια νερού σε τέτοιο μέγεθος ώστε να σχηματιστεί ένα σχεδόν σταθερό γαλάκτωμα, για τον διαχωρισμό του οποίου θα απαιτηθούν ειδικά μέσα (π.χ. φυγοκεντρητής).
Μονάδα παραγωγής βιοντίζελ
Το παρακάτω διάγραμμα ροής παρουσιάζει μια τυπική διάταξη για την κατεργασία ελαίου, μεθανόλης και καταλύτη με υπερήχους εντός γραμμής, για τη μετατροπή τους σε βιοντίζελ.
Η εστεροποίηση και η μετεστεροποίηση με υπερήχους μπορούν να πραγματοποιηθούν ως διεργασία κατά παρτίδες ή ως συνεχής διεργασία εντός γραμμής. Το διάγραμμα παρουσιάζει τη διεργασία μετεστεροποίησης για την παραγωγή βιοντίζελ (FAME) με υπερήχους εντός γραμμής.
Συνεχής επεξεργασία και διαχωρισμός βιοντίζελ
Σε μια διάταξη για τη συνεχή επεξεργασία βιοντίζελ και τον συνεχή διαχωρισμό, το θερμασμένο έλαιο και το πρόμειγμα του καταλύτη αναμειγνύονται συνεχώς με τη χρήση ρυθμιζόμενων αντλιών. Ένας στατικός αναμείκτης εντός γραμμής βελτιώνει την ομοιογένεια της τροφοδοσίας προς τον αντιδραστήρα υπερήχων. Το μείγμα ελαίου/καταλύτη διέρχεται από την κυψελίδα ροής, όπου εκτίθεται σε σπηλαίωση υπερήχων για περίπου 5 έως 30 δευτερόλεπτα. Μια βαλβίδα αντίθλιψης χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της πίεσης στην κυψελίδα ροής. Το μείγμα που έχει υποστεί κατεργασία με υπερήχους εισέρχεται στη στήλη του αντιδραστήρα από το άνω μέρος. Ο όγκος της στήλης του αντιδραστήρα έχει σχεδιαστεί ώστε να παρέχει χρόνο παραμονής στη στήλη περίπου 1 ώρας. Κατά τη διάρκεια αυτού του διαστήματος ολοκληρώνεται η αντίδραση μετεστεροποίησης. Το μείγμα γλυκερίνης/βιοντίζελ που προκύπτει από την αντίδραση αντλείται προς τον φυγοκεντρητή, όπου διαχωρίζεται στα κλάσματα βιοντίζελ και γλυκερίνης. Η μετεπεξεργασία περιλαμβάνει ανάκτηση μεθανόλης, πλύση και ξήρανση και μπορεί επίσης να πραγματοποιείται συνεχώς.
Αυτή η διάταξη εξαλείφει την επεξεργασία κατά παρτίδες στους αντιδραστήρες βιοντίζελ, τους συμβατικούς αναδευτήρες και τις μεγάλες δεξαμενές διαχωρισμού.
Ταχύτητα της αντίδρασης μετεστεροποίησης για την παραγωγή βιοντίζελ
Τα παρακάτω διαγράμματα παρουσιάζουν τυπικά αποτελέσματα της μετεστεροποίησης κραμβελαίου (βιομηχανικής ποιότητας) με μεθοξείδιο του νατρίου (αριστερά) και υδροξείδιο του καλίου (δεξιά). Και στις δύο δοκιμές, ένα δείγμα ελέγχου (μπλε γραμμή) υποβλήθηκε σε έντονη μηχανική ανάμειξη. Η κόκκινη γραμμή αντιπροσωπεύει το δείγμα που υποβλήθηκε σε κατεργασία με υπερήχους, με την ίδια σύνθεση ως προς την αναλογία όγκων, τη συγκέντρωση καταλύτη και τη θερμοκρασία. Ο οριζόντιος άξονας δείχνει τον χρόνο μετά την ανάμειξη ή την κατεργασία με υπερήχους, αντίστοιχα. Ο κατακόρυφος άξονας δείχνει τον όγκο της γλυκερίνης που κατακάθισε στον πυθμένα. Αυτός είναι ένας απλός τρόπος μέτρησης της ταχύτητας της αντίδρασης. Και στα δύο διαγράμματα, το δείγμα που υποβλήθηκε σε κατεργασία με υπερήχους (κόκκινο) αντιδρά πολύ ταχύτερα από το δείγμα ελέγχου (μπλε).
Σύγκριση της ανάμειξης με υπερήχους (κόκκινη καμπύλη) με τη συμβατική ανάμειξη (μπλε καμπύλη) για την παραγωγή βιοντίζελ – με χρήση μεθοξειδίου του νατρίου (αριστερά) και υδροξειδίου του καλίου (δεξιά) ως καταλυτών.
Σύνδεσμοι για προμήθειες για την παραγωγή βιοντίζελ
Κάντε κλικ εδώ για συνδέσμους προς προμηθευτές αντλιών και δεξαμενών για τη βιομηχανία βιοντίζελ.
Πληροφορίες για τις χημικές ουσίες και την ασφάλεια
Διαβάστε προσεκτικά τις παρακάτω πληροφορίες, για να αποτρέψετε επιπλοκές και δυσμενείς επιπτώσεις στην υγεία.
Χημικές ουσίες για την παραγωγή βιοντίζελ
Η μεθανόλη είναι τοξική. Μπορεί να προκαλέσει βλάβη στα νεύρα ως αποτέλεσμα παρατεταμένης χρήσης. Μπορεί επίσης να προσροφηθεί από το δέρμα. Εάν πιτσιλιστεί στα μάτια, μπορεί να προκαλέσει τύφλωση, ενώ η μεθανόλη μπορεί να αποβεί θανατηφόρα σε περίπτωση κατάποσης. Για τον λόγο αυτό, λάβετε τις απαραίτητες προφυλάξεις κατά τον χειρισμό της μεθανόλης. Συνιστάται η χρήση καλής αναπνευστικής συσκευής, ποδιάς και ελαστικών γαντιών.
Το υδροξείδιο του καλίου (KOH) είναι τοξικό και προκαλεί δερματικό έγκαυμα κατά την επαφή. Απαιτείται καλός αερισμός.
Βεβαιωθείτε ότι ο χώρος εργασίας αερίζεται άφθονα και πλήρως, ώστε να απομακρύνονται οι ατμοί. Οι αναπνευστικές συσκευές με φυσίγγια φίλτρων ατμών δεν είναι αποτελεσματικές έναντι των ατμών μεθανόλης. Ένα σύστημα παροχής αέρα (SCBA – αυτόνομη αναπνευστική συσκευή) παρέχει καλύτερη προστασία από τους ατμούς μεθανόλης.
Βιοντίζελ και ελαστικά εξαρτήματα
Η λειτουργία με 100% βιοντίζελ για παρατεταμένο χρονικό διάστημα μπορεί να προκαλέσει προβλήματα στα ελαστικά εξαρτήματα του κινητήρα που έρχονται σε επαφή με το καύσιμο (αντλία, εύκαμπτοι σωλήνες, δακτύλιοι στεγανοποίησης O-ring). Η αντικατάστασή τους με εξαρτήματα από χάλυβα ή ανθεκτικό ελαστικό μπορεί να εξαλείψει αυτό το πρόβλημα. Εναλλακτικά, μπορείτε να αναμείξετε περίπου 25% συμβατικό ντίζελ (ορυκτής προέλευσης) με το βιοντίζελ σας, για να αποτρέψετε προβλήματα.
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- Ali Gholami, Fathollah Pourfayaz, Akbar Maleki (2021): Techno-economic assessment of biodiesel production from canola oil through ultrasonic cavitation. Energy Reports, Volume 7, 2021. 266-277.
- Abdullah, C. S.; Baluch, Nazim; Mohtar, Shahimi (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi 77, 2015.
- Ramachandran, K.; Suganya, T.; Nagendra Gandhi, N.; Renganathan, S.(2013): Recent developments for biodiesel production by ultrasonic assist transesterification using different heterogeneous catalyst: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 22, 2013. 410-418.
- Shinde, Kiran; Serge Kaliaguine (2019): A Comparative Study of Ultrasound Biodiesel Production Using Different Homogeneous Catalysts. ChemEngineering 3, No. 1: 18; 2019.
- Leonardo S.G. Teixeira, Júlio C.R. Assis, Daniel R. Mendonça, Iran T.V. Santos, Paulo R.B. Guimarães, Luiz A.M. Pontes, Josanaide S.R. Teixeira (2009): Comparison between conventional and ultrasonic preparation of beef tallow biodiesel. Fuel Processing Technology, Volume 90, Issue 9, 2009. 1164-1166.
- Hamed Mootabadi, Babak Salamatinia, Subhash Bhatia, Ahmad Zuhairi Abdullah (2010): Ultrasonic-assisted biodiesel production process from palm oil using alkaline earth metal oxides as the heterogeneous catalysts. Fuel, Volume 89, Issue 8; 2010. 1818-1825.
Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλών επιδόσεων από εργαστηριακή έως βιομηχανική κλίμακα.