Reactores ultrasónicos para la producción de biodiésel

Los reactores ultrasónicos mejoran la cinética de reacción química del proceso de conversión del biodiésel. Esto conduce a una transesterificación más rápida, un mayor rendimiento de conversión y ahorra el exceso de metanol y catalizador. Hielscher fabrica reactores de mezcla por ultrasonidos para la producción de biodiésel a cualquier escala. Los reactores ultrasónicos son compactos, fáciles de instalar y muy eficaces.

Aumento y aceleración de la producción de biodiésel con ultrasonidos de potencia

El biodiésel es un combustible renovable y de combustión limpia fabricado a partir de aceites vegetales, grasas animales o aceite de cocina usado. Puede producirse mediante una reacción de transesterificación, que implica la conversión de triglicéridos en ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME) utilizando un alcohol y un catalizador. Una forma de acelerar la reacción de transesterificación es utilizar ondas ultrasónicas, que pueden potenciar la mezcla y la transferencia de masa de los reactantes, así como favorecer la rotura de las gotitas de aceite y la dispersión del catalizador.
Un ultrasonicador de tipo sonda, también conocido como sonotrodo, es un dispositivo que genera ondas sonoras de alta frecuencia (normalmente en el rango de 20 kHz a 30 kHz) haciendo vibrar una varilla de titanio. Las ondas ultrasónicas se propagan a través del líquido y crean zonas de alta y baja presión, provocando la formación de burbujas de cavitación que se colapsan rápidamente. El colapso de las burbujas genera un intenso calentamiento y enfriamiento local, elevadas fuerzas de cizallamiento y ondas de choque, que pueden aumentar la velocidad de reacción y la eficacia del proceso de transesterificación.

 

 

Ventajas de la producción de biodiésel por ultrasonidos

Entre las ventajas de utilizar un ultrasonicador tipo sonda para la síntesis de biodiésel se incluyen:

1. Velocidad de reacción más rápida: Las ondas ultrasónicas pueden aumentar la transferencia de masa de los reactivos y acelerar la reacción de transesterificación, reduciendo el tiempo de reacción y aumentando el rendimiento de biodiésel.
2. Mayor rendimiento y pureza: El proceso de biodiésel por ultrasonidos mejora la dispersión del catalizador y la homogeneidad de la mezcla de reacción, lo que se traduce en un mayor rendimiento y pureza del biodiésel. Los ultrasonidos permiten utilizar materias primas de baja calidad, como aceites de cocina usados, y convertirlas en biodiésel de alta calidad.
3. Menor consumo de energía: El uso de ultrasonidos reduce la energía necesaria para mezclar y calentar la mezcla de reacción, así como la cantidad de catalizador necesaria, lo que da lugar a un proceso más sostenible y rentable.
4. Flexibilidad y escalabilidad: Los ultrasonicadores y reactores tipo sonda de Hielscher pueden utilizarse tanto para la producción de biodiésel a pequeña como a gran escala, y pueden integrarse fácilmente en los procesos de producción existentes.

En resumen, esto significa que el uso de ultrasonicadores y reactores de ultrasonidos de Hielscher para la síntesis de biodiésel ofrece ventajas significativas en términos de velocidad de reacción, rendimiento, pureza, consumo de energía y escalabilidad, lo que la convierte en una tecnología rentable para la producción sostenible de combustibles renovables.

Los reactores de biodiésel por ultrasonidos reducen costes y aumentan el rendimiento del biodiésel

El exceso de metanol y catalizador son factores de coste significativos en la producción de biodiésel. Los reactores ultrasónicos de Hielscher utilizan un intenso cizallamiento cavitacional para mezclar el metanol con la materia prima. De este modo, se obtienen gotas de metanol mucho más pequeñas que mejoran la utilización del metanol y del catalizador. Por lo tanto, se requiere menos exceso de metanol y menos catalizador. Además, la cavitación influye en la cinética de la reacción, lo que permite una transesterificación más rápida y completa.

El uso de reactores ultrasónicos para la producción de biodiésel se recomienda para capacidades de producción superiores a 0,25 toneladas de biodiésel por hora. Hielscher ofrece reactores ultrasónicos con una capacidad de hasta 16 toneladas/hora (5100 galones/hora) por reactor. Puede combinar varios reactores para adaptarlos a la capacidad de su proceso. Podrá añadir reactores adicionales más adelante cuando amplíe su capacidad de producción. Estaremos encantados de recomendarle la configuración de reactor de biodiésel más adecuada para la configuración de su planta y para su capacidad de proceso.

Reactores de biodiésel ultrasónicos a pequeña y mediana escala

Para sistemas de producción de biodiésel pequeños y medianos de hasta 9 toneladas/hora (2900 galones/hora), Hielscher le ofrece el UIP500hdT (500 vatios), el UIP1000hdT (1000 vatios), el UIP1500hdT (1500 vatios) o el UIP2000hdT (2000 vatios). Estos cuatro reactores ultrasónicos en línea son muy compactos, fáciles de integrar o reequipar. Están diseñados para funcionar en entornos difíciles. A continuación encontrará las configuraciones de reactor recomendadas para una serie de índices de producción.

	toneladas/hora	galones/hora
1 x UIP500hdT	0.25 a 0.5	80 a 160
1 x UIP1000hdT	0.5 a 1.0	160 a 320
1 x UIP1500hdT	0.75 a 1.5	240 a 480
1 x UIP2000hdT	1.0 a 2.0	320 a 640
2x UIP1500hdT	1.5 a 3.0	480 a 960
2x UIP2000hdT	2,0 a 4,0	640 a 1280
4x UIP1500hdT	3.0 a 6.0	960 a 1920
4x UIP2000hdT	De 4 a 8 años	de 1280 a 2560

Reactores industriales de biodiésel por ultrasonidos a escala real

Para las plantas industriales de producción de biodiésel, Hielscher ofrece el UIP4000hdT (4000 vatios), el UIP6000hdT (6000 vatios), el UIP10000hdT (10000 vatios) y el UIP16000hdT (16000 vatios). Estos homogeneizadores ultrasónicos con reactores en línea están diseñados para la producción continua de biodiésel a altos caudales. Los cuatro homogeneizadores ultrasónicos están disponibles en armarios de acero inoxidable. La instalación vertical requiere un espacio mínimo en el suelo para su instalación o reequipamiento. A continuación encontrará las configuraciones recomendadas para los índices de procesamiento industriales típicos.

	toneladas/hora	galones/hora
3x UIP4000hdT	6.0 a 12.0	1920 a 3840
5x UIP4000hdT	10.0 a 20.0	3200 a 6400
3x UIP10000hdT	15.0 a 30.0	4800 a 9600
3x UIP16000hdT	24.0 a 48.0	7680 a 15360
5x UIP16000hdT	40.0 a 80.0	12800 a 25600

Mezcla Ultrasónica En Línea de Aceite y Metanol

Los reactores de mezcla por ultrasonidos sustituyen a los agitadores de tanque y a otros mezcladores de cizallamiento dinámico. En general, los reactores de biodiésel por ultrasonidos se instalan para mezclar dos flujos de alimentación: aceite y metanol (con catalizador). Para ello, se bombea una premezcla de crudo a través del reactor ultrasónico en línea, donde la cavitación ultrasónica mezcla y emulsiona ambos reactivos en un plazo de 2 a 10 segundos. Se trata de un proceso de mezcla en línea. Cuando la mezcla sale del reactor de celda de flujo, la glicerina se separará por gravedad en menos de 60 minutos. Alternativamente, puede introducir la mezcla sonicada en una centrifugadora tras unos minutos de reacción. La mezcla en línea reduce el número y el volumen de tanques utilizados en comparación con el procesamiento por lotes convencional. Esto mejora la utilización del capital.