Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Producción de biodiesel & transesterificación

Cuando realiza el biodiesel, la cinética de reacción lenta y mala transferencia de masa son la reducción de su capacidad de planta de biodiesel y el rendimiento de biodiesel y de calidad. reactores de ultrasonidos Hielscher mejorar la cinética de transesterificación de manera significativa. Por lo tanto se requieren menor exceso de metanol y menos catalizador para el procesamiento de biodiesel.

El biodiesel es producido comúnmente en reactores discontinuos utilizando calor y mezcla mecánica como energía de entrada. Ultrasónica mezcla cavitación es una alternativa eficaz medios para lograr un mejor mezclado en el procesamiento de biodiesel comercial. cavitación ultrasónica proporciona la energía de activación necesaria para la transesterificación de biodiesel industrial.

La transesterificación (Química La conversión a biodiesel)

La fabricación de biodiésel a partir de aceites vegetales (por ejemplo, soja, canola, jatropha, semilla de girasol o algas) O grasas animales, implica la catalizada por base transesterificación de ácidos grasos con metanol o etanol para dar los ésteres metílicos o ésteres etílicos correspondiente. La glicerina es un subproducto inevitable de esta reacción.

Los aceites vegetales como grasas animales son triglicéridos compuestos por tres cadenas de ácidos grasos unidos por una molécula de glicerina. Los triglicéridos son ésteres. Los ésteres son ácidos, como ácidos grasos, en combinación con un alcohol. Glicerina (= glicerol) es un alcohol pesado. En el proceso de conversión de ésteres de triglicéridos se convierten en ésteres de alquilo (= biodiesel) utilizando un catalizador (lejía) y un reactivo de alcohol, por ejemplo, metanol, que rinde metil ésteres de biodiesel. El metanol sustituye a la glicerina.

la glicerina – la fase más pesada – se hunden hasta el fondo. El biodiesel – la fase más ligera – flotadores en la parte superior y pueden separarse, por ejemplo, por decantadores o centrífugas. Este proceso de conversión se denomina transesterificación.

La reacción de esterificación convencional en el procesamiento por lotes tiende a ser lenta, Y la separación de fases de la glicerina es mucho tiempo, a menudo tomando 5 horas o más.

Ultrasonidos para el Procesamiento de Biodiesel

Fabricante de Biofuels de Tulsa

“Hemos estado muy contento con el equipo y el servicio de Hielscher y tenemos toda la intención de incluir la tecnología de ultrasonidos Hielscher en todos nuestros proyectos futuros.”

Todd Stephens, biocombustibles Tulsa

Hoy en día, el biodiesel se produce principalmente en reactores discontinuos. procesamiento de biodiesel de ultrasonidos permite el procesamiento en línea continua. Ultrasonidos puede lograr una rendimiento biodiesel en exceso de 99%. reactores de ultrasonidos reducir el tiempo de procesamiento desde el 1 convencional a 4 horas de procesamiento por lotes a menos de 30 segundos. Más importante, ultrasonicación reduce el tiempo de separación de 5 a 10 horas (utilizando agitación convencional) a menos de 60 minutos. La ultrasonicación no también ayudan a disminuir a cantidad de catalizador requerida por hasta el 50% debido a la mayor actividad química en presencia de cavitación (véase también Sonoquímica). Cuando se utilizan ultrasonidos de la cantidad de metanol en exceso requerida se reduce, también. Otra ventaja es el incremento resultante en la pureza de la glicerina.

procesamiento ultrasónico de biodiesel implica los siguientes pasos:

  1. el aceite vegetal o grasa animal está siendo mezclado con el metanol (que hace ésteres de metilo) o etanol (para ésteres de etilo) y de sodio o metóxido de potasio o hidróxido
  2. la mezcla se calienta, por ejemplo, a temperaturas entre 45 y 65degC
  3. la mezcla se calienta está siendo inline sonicado durante 5 a 15 segundos
  4. glicerina se retira o se separa mediante centrifugadoras
  5. el biodiesel convertido se lavó con agua

Por lo general, el tratamiento con ultrasonidos es realizado a una presión elevada (1 a 3 bar, la presión de calibre) utilizando una bomba de alimentación y una válvula de contrapresión ajustable al lado de la celda de flujo.

procesamiento industrial de biodiesel no necesita mucha energía ultrasónica. La tabla anterior muestra los requisitos de energía típicos para diversos caudales. El requisito real de energía puede ser determinada utilizando un procesador de ultrasonidos de 1 kW en escala de banco-top. Todos los resultados de tales ensayos de banco superior se puede fácilmente escalable. Si es necesario, los dispositivos ultrasónicos de FM y ATEX-certificados están disponibles, tales como el UIP1000-Exd.

Hielscher suministros de equipo de procesamiento de biodiesel de ultrasonidos industrial, en todo el mundo. Con los procesadores de ultrasonidos de hasta potencia 16 kW por dispositivo único, No hay límite en el tamaño de planta de biodiesel o capacidad de procesamiento.

Los costos de fabricación de biodiesel Ultrasonidos

(Haga clic para agrandar!) La eficiencia energética global es importante a la hora de hacer biodiesel. La eficiencia se describe cómo gran parte de la potencia se transmite desde el enchufe en la mezcla de aceite / metanol. Nuestros reactores de ultrasonidos tienen una eficiencia global de más de 80%.Ultrasonidos es un medio eficaz para aumentar la velocidad de reacción y la tasa de conversión en el procesamiento de biodiesel comercial. los costos de procesamiento de ultrasonidos genera principalmente por la inversión
para equipos de ultrasonidos, costos de servicios públicos y mantenimiento. Lo extraordinario eficiencia energética (haga clic en gráfico de la derecha) De los dispositivos de ultrasonidos Hielscher ayuda a reducir los costos de servicios públicos y por esto que este proceso sea aún más verde. Los costes resultantes para la ultrasonicación varían entre 0.1ct y 1.0ct por litro (0.4ct a 1.9ct / galón) cuando utilizado en escala comercial. Para obtener más información acerca de los costos de procesamiento de ultrasonidos, por favor haga clic aquí.

escarcha & Sullivan Technology Innovation del año

La escarcha & Sullivan Europeo de Innovación Tecnológica de la concesión del año en tecnologías de procesamiento de biodiesel va a Hielscher Ultrasonidos en reconocimiento del desarrollo de la empresa de nueva tecnología de ultrasonidos para la producción de biodiesel.

Hielscher Ultrasonidos recibió el prestigioso premio de Frost & Sullivan Technology Innovation of the Year Award en reconocimiento a la empresa del desarrollo de nueva tecnología de ultrasonidos para la producción de biodiesel. Haga clic aquí para leer más.

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Configuración de biodiesel a pequeña escala Ultrasonidos

Configuración del tanque ultrasónico único para Biodiesel Transesterificación - Ultrasonidos converison de biodiesel se puede realizar en cualquier escala.Ultrasonidos se puede utilizar para la conversión de aceite en biodiesel a cualquier escala. La imagen de la derecha (Haga clic para agrandar!) muestra una configuración de pequeña escala para el procesamiento de 60-70L (16 a 19 galones). Esta es la configuración típica para los estudios iniciales y demostración proceso.

Esta instalación consta de las siguientes partes:

  • uno 500 W o 1.000 vatios dispositivo de ultrasonidos (20 kHz) con refuerzo, sonotrodo y la célula de flujo
  • medidor de potencia para la energía y la energía de medición
  • tanque de 80L de procesamiento (de plástico, por ejemplo HDPE)
  • elemento de calentamiento (1 a 2 kW)
  • 10L tanque de premezcla de catalizador (de plástico, por ejemplo HDPE)
  • premezclador catalizador (agitador)
  • bomba (centrífuga, mono o engranajes) durante aprox. 10 a 20 l / min a 1 a 3 barg
  • válvula de contrapresión para ajustar la presión en la celda de flujo
  • medidor de presión para medir la presión de alimentación

Preparación

Hidróxido de potasio (0,2 a 0,4 kg, catalizador) se disolvió en aprox. El metanol 8.5L en el tanque de premezcla de catalizador. Esto requiere la agitación de la mezcla previa del catalizador. El tanque de procesamiento está siendo llenado con aceite 66L vegetal. El aceite se calienta por el elemento de calentamiento a 45 a 65degC.

Tratamiento

Cuando el catalizador se disuelve completamente en el metanol, la premezcla catalizador se mezcla con el aceite caliente. La bomba se alimenta la mezcla a la celda de flujo. Por medio de la válvula de contrapresión, la presión se ajusta a 1 a 3barg (15 a 45psig). Recirculación a través del reactor biodiesel de ultrasonidos debe realizarse durante aprox. 20 minutos. Durante este tiempo, el aceite está siendo convertido en biodiesel. Después de esto, la bomba y el ultrasonido se desconectan. La glicerina (fase más pesada) se separará del biodiesel (fase más ligera). La separación dura aprox. 30 a 60 minutos. Cuando se termina la separación, la glicerina puede ser drenado.

El biodiesel se lava

A medida que el biodiesel convertido contiene impurezas, se requiere lavado. Para el lavado, el agua se mezcla en el biodiesel. Ultrasonidos puede beneficiar a la mezcla del biodiesel con el agua. Esto aumenta el área de superficie activa como resultado de la reducción de tamaño de las gotitas (véase: Emulsificación por ultrasonidos). Por favor, considere, que muy intensa sonicación puede reducir las gotas de agua a un tamaño, que se está formando una emulsión casi estable que requerirá medios especiales (por ejemplo centrifugadora) que ha de separarse.

Planta de fabricación de biodiesel

El diagrama de flujo que muestra una configuración típica para la sonicación en línea de aceite para la conversión en biodiesel. Haga clic en el gráfico para obtener una visión más grande.

Haga clic para agrandar! Continuo Biodiesel Processing diagrama de flujo Usando ultrasónico Cavitacional Mezcla - conversión de ultrasonidos de biodiesel se puede realizar en cualquier escala.

El procesamiento continuo de Biodiesel y Separación

En una configuración de la procesamiento de biodiesel continua y separación continua, El aceite se calienta y la premezcla de catalizador se mezclan juntos utilizando continuamente bombas regulables. Un mezclador estático en línea mejora la homogeneidad de la alimentación al reactor ultrasónico. La mezcla aceite / catalizador pasa a la celda de flujo, en donde está siendo expuesto a ultrasonidos cavitación durante aprox. 5 a 30 segundos. Una válvula de contrapresión se utiliza para controlar la presión en la celda de flujo. La mezcla se sometió a ultrasonidos entra en la columna del reactor en la parte superior. El volumen de la columna de reactor está diseñado para dar aprox. tiempo de retención 1 hora en la columna. Durante ese tiempo, el reacción de transesterificación se ha completado. La mezcla de glicerina / biodiesel reaccionado se bombea a la centrífuga, donde se separa en las fracciones de biodiesel y glicerina. Post-tratamiento incluya recuperación de metanol, lavado y secado y se puede hacer de forma continua, también.

esta configuración elimina lotes reactor de biodiesel, Agitadores convencionales y tanques separadores de gran tamaño.

La transesterificación de biodiesel velocidad de reacción

Los siguientes diagramas muestran resultados típicos de la transesterificación de aceite de colza (grado industrial) con metóxido de sodio (izquierda) y hidróxido de potasio (derecha). Para ambas pruebas, una muestra de control (línea azul) se expuso a la mezcla mecánica intensa. La línea roja representa la muestra se sometió a ultrasonidos de la formulación idénticas con respecto a relación de volumen, concentración de catalizador y la temperatura. El eje horizontal muestra el tiempo después de la mezcla o sonicación, respectivamente. El eje vertical muestra el volumen de glicerina que se instaló en la parte inferior. Este es un medio simple de medición de la velocidad de reacción. En ambos diagramas, la muestra sonicado (rojo) reacciona mucho más rápido que el muestra de control (azul).

Biodiesel a partir de aceite de colza utilizando metóxido de sodio - Diagrama velocidad transesterificación Biodiesel a partir de aceite de colza utilizando hidróxido de potasio - Diagrama velocidad transesterificación

Enlaces para Suministros Biodiesel

Haga clic aquí para obtener enlaces a los proveedores de bombas y tanques para la industria del biodiesel.

Información de seguridad química y

Por favor, lea atentamente la siguiente información, para evitar complicaciones y efectos adversos para la salud.

biodiesel Productos Químicos

El metanol es tóxico. Puede causar deterioro de los nervios como resultado del uso prolongado. Puede ser absorbido por la piel, también. Si salpica en los ojos puede causar ceguera y metanol puede ser fatal si se ingiere. Por esta razón, tomar las precauciones necesarias al manipular el metanol. Se recomienda utilizar un buen respirador, un delantal y guantes de goma.

El hidróxido de potasio (KOH) es tóxico y provoca quemaduras en la piel tras el contacto. Es necesaria una buena ventilación.

Asegúrese de que el espacio de trabajo es generosa y bien ventilada para permitir que los gases se escapen. respiradores cartucho de vapor no son eficaces contra los vapores de metanol. Un sistema de suministro de aire (SCBA — Autónomo aparato de respiración) da una mejor protección contra vapores de metanol.

Biodiesel y piezas de caucho

Correr en 100% de biodiesel durante más tiempo puede causar complicaciones a las piezas de goma mojadas (bomba, mangueras, juntas tóricas) del motor. Sustitución por piezas de acero o de caucho de alta resistencia puede eliminar este problema. Alternativamente, usted puede mezclar aprox. 25% (fósil) diesel convencional en su biodiesel para evitar complicaciones.

Biodiésel

Biodiesel, tal como éster metílico de colza (RME) es un combustible renovable y biodegradable. Biodiesel tiene varias ventajas cuando se compara con el aceite vegetal recto (SVO). No requiere ninguna modificación de conversión de motor o el sistema de combustible para funcionar biodiesel en los motores diesel convencionales. El biodiesel es comúnmente añadido a la diesel de petróleo se vende en las bombas de hoy para aumentar la lubricidad de pura Diesel ultra bajo en azufre (ULSD), Lo que es ventajoso desde Biodiesel casi no tiene contenido de azufre.