Biodiisli tootmine & Biodiisli ümberarvestus
Biodiisli valmistamisel vähendavad aeglane reaktsioonikineetika ja halb massiülekanne teie biodiislitehase võimsust ning biodiisli saagikust ja kvaliteeti. Hielscheri ultraheli reaktorid parandavad oluliselt ümberesterdamise kineetikat. Seetõttu on biodiisli töötlemiseks vaja vähem liigset metanooli ja vähem katalüsaatorit.
Biodiislit toodetakse tavaliselt partiireaktorites, kasutades energiasisendina soojust ja mehaanilist segamist. Ultraheli kavitatsiooniline segamine on tõhus alternatiiv, et saavutada parem segamine kaubanduslikus biodiislikütuse töötlemises. Ultraheli kavitatsioon annab vajaliku aktiveerimisenergia tööstuslikuks biodiisli ümberesterdamiseks.
Biodiisli ultraheli täiustatud ümberesterdamine
Biodiisli tootmine hõlmab tavaliselt keemilist reaktsiooni, mida nimetatakse ümberesterdamiseks, kus triglütseriid (näiteks taimeõli, loomne rasv, kasutatud toiduõlid) reageerib alkoholiga (näiteks metanooliga) katalüsaatori juuresolekul, et toota biodiislikütust (rasvhappe metüülestrid) ja glütserooli. Ultraheli reaktoreid saab kasutada ümberesterdamisprotsessi parandamiseks mitmel viisil, mis toob kaasa mitmeid eeliseid:
- Täiustatud segamine: Ultraheli lained võivad tekitada kavitatsioonimulle, mis varisevad ägedalt, põhjustades reaktsioonisegu intensiivset segamist ja segamist. See toob kaasa parema kontakti reagentide ja katalüsaatori vahel, mille tulemuseks on kiirem ja täielikum ümberesterdamine.
- Kiirendatud reaktsiooni kineetika: Ultraheli lainete tekitatud suure energiaga tingimused võivad reaktsiooni aktiveerida, suurendades reaktsioonikiirust ja vähendades reaktsiooniaega, mis on vajalik teatud konversioonitaseme saavutamiseks. Selle tulemuseks võib olla suurem saagikus ja madalamad kulud.
- Vähendatud katalüsaatori kasutamine: Ultraheli reaktorid võivad parandada katalüsaatori kasutamise efektiivsust, pakkudes reaktsiooni aktiivsemaid kohti. See tähendab, et sama ümberehitamise taseme saavutamiseks, kulude ja keskkonnamõju vähendamiseks, on vaja vähem katalüsaatoreid.
- Parem toote kvaliteet: Ultraheli reaktorid võivad toota biodiislikütust, millel on madalam vabade rasvhapete sisaldus, kõrgem puhtus ja paremad külma voolu omadused. Selle põhjuseks on parem segamine ja kiirem reaktsioonikineetika, mis minimeerib soovimatute kõrvalsaaduste ja lisandite teket.
Need ultraheli biodiisli töötlemise eelised muudavad ultraheli reaktori seadistuse kasutamise väga ökonoomseks, kuna ultraheli reaktorite kasutamine parandab oluliselt biodiisli ümberesterdamise tõhusust, kiirust ja kvaliteeti. See tähendab kokkuvõttes, et ultraheli muudab ümberesterdamise majanduslikult ja keskkonnasäästlikumaks protsessiks.
Ultraheli segamine parandab biodiisli konversioonimäära, suurendab saagist ja säästab liigset metanooli ja katalüsaatorit.
Tavapärase biodiislikütuse segamise probleemid: Tavapärane esterdamisreaktsioon partii töötlemisel kipub olema aeglane ja glütseriini faasi eraldamine on aeganõudev, võttes sageli aega 5 tundi või rohkem.
Ultraheli reaktorid aitavad teil kiirendada oma biodiisli protsessi ja samal ajal suurendada oma biodiisli saagist ja kvaliteeti madalamate töötlemiskuludega!
Tööstusliku kvaliteediga ultrasonikaator UIP2000hdT voolukambriga FC2T500k biodiisli inline esterdamiseks ja ümberesterdamiseks.
Ultraheli biodiisli ümberesterdamise eelised
- Suurem biodiisli saagis tänu paremale segamisele
- Biodiisli parem kvaliteet
- Kasutage lähteainena isegi kõige vaesemat õli
- Pidev tekstisisene töötlemine
- Vähem metanooli
- Vähem katalüsaatorit
- Aja kokkuhoid tänu kiirele teisendamisele
- Energiasääst
- lihtne ja ohutu töö
- Vastupidavus ja madal hooldus
- Suur jõudlus: 24/7 töö täiskoormusel
"Oleme väga rahul Hielscheri seadmete ja teenustega ning meil on kõik kavatsused kaasata Hielscher ultrasonication tehnoloogia kõigisse meie tulevaste püüdlustesse."
Todd Stephens, Tulsa Biokütused
Ultraheli biodiisli tootmiseks
Biodiislit toodetakse sageli partiireaktorites. Ultraheli biodiisli muundamine võimaldab pidevat tekstisisest töötlemist. Ultraheli võib saavutada biodiisli saagise üle 99%. Ultraheli reaktorid vähendavad töötlemisaega tavapärasest 1 kuni 4 tunni pikkusest partii töötlemisest vähem kui 30 sekundini. Veelgi olulisem on see, et ultraheli vähendab eraldusaega 5 kuni 10 tundi (kasutades tavapärast agitatsiooni) vähem kui 60 minutini. Ultraheliuuring aitab ka vähendada katalüsaatori kogust, mis on vajalik kuni 50% tänu suurenenud keemilisele aktiivsusele kavitatsiooni juuresolekul. Ultraheli kasutamisel väheneb ka vajaliku metanooli kogus. Teine eelis on sellest tulenev glütseriini puhtuse suurenemine.
Ultraheli biodiisli tootmine samm-sammult:
- taimeõli või loomarasv segatakse metanooliga (mis muudab metüülestrid) või etanooliks (etüülestriteks) ja naatrium- või kaaliummetoksiidiks või hüdroksiidiks
- Segu kuumutatakse näiteks temperatuuride vahemikus 45 kuni 65 ° C
- kuumutatud segu töödeldakse ultraheliga 5 kuni 15 sekundit
- glütseriin väljub või eraldatakse tsentrifuugide abil
- muundatud biodiisli pestakse veega
Kõige sagedamini viiakse ultrahelitöötlus läbi kõrgendatud rõhul (1 kuni 3 baari, mõõturi rõhk), kasutades etteandepumpa ja reguleeritavat vasturõhuklappi voolukambri kõrval.
Tööstuslik biodiisli muundamine ei vaja palju ultraheli energiat. Tegelikku energiavajadust saab määrata pinktop skaalal, kasutades näiteks 1kW ultraheli protsessorit, näiteks UIP1000hdT. Kõiki selliste pink-top katsete tulemusi saab skaleerida lineaarselt ja ilma probleemideta. Vajadusel on saadaval ATEX-sertifikaadiga ultraheli seadmed, näiteks UIP1000-Exd.
Hielscher varustab tööstuslikke ultraheli biodiisli töötlemise seadmeid kogu maailmas. Ultraheli protsessoritega, mille võimsus on kuni 16kW ühe seadme kohta, ei ole biodiislikütuse tehase suuruses ega töötlemisvõimsuses piiranguid.
Ultraheli biodiisli tootmise kulud
Ultraheli on tõhus vahend reaktsioonikiiruse ja konversioonimäära suurendamiseks kaubanduslikus biodiislikütuse tootmises. Ultraheli töötlemise kulud tulenevad peamiselt investeeringutest ultraheli seadmetesse, kommunaalkuludesse ja hooldusse. Hielscheri ultrasonikaatorite silmapaistev energiatõhusus aitab vähendada kommunaalkulusid ja muuta see protsess veelgi rohelisemaks. Sellest tulenevad ultraheliuuringu kulud varieeruvad vahemikus 0.1ct kuni 1.0ct liitri kohta (0.4ct kuni 1.9ct / gallon), kui seda kasutatakse kaubanduslikul skaalal.
Loe lähemalt ultraheli biodiisli tootmise protsessi efektiivsusest ja ökonoomsetest eelistest!
Ultraheli segamine vähendab spetsiifilist energiatarbimist, mis toodab kaugelt hüdrodünaamilist hüdrodünaamilist segamist ja kõrge nihkega segistid.
Väikesemahuline ultraheli biodiisli seadistamine
Ultraheliuuringut saab kasutada õli muundamiseks biodiislikütuseks mis tahes skaalal. Alloleval pildil on väikesemahuline seadistus 60–70L (16–19 gallonit) töötlemiseks. See on tüüpiline seadistus esialgsete uuringute ja protsessi demonstreerimiseks.
Ultraheli esterdamist ja ümberesterdamist saab käivitada partiina või pideva tekstisisese protsessina. See diagramm näitab biodiisli muundamise ultraheli partii protsessi.
Mudeli 1000hdT 3x 1kW ultraheliatorid ultraheli läbivoolureaktoriga koos väga tõhusa biodiisli muundamisega.
- üks ultrasonikaator (nt UIP500hdT või UIP1000hdT) koos revaktsineerimise, sonotrode ja voolurakuga
- mõõdikute võimsus ja energia
- 80L töötlemispaak (plastik, nt HDPE)
- küttekeha (1 kuni 2kW)
- 10L katalüsaatori eelsegu (plastik, nt HDPE)
- katalüsaatori eelsegisti (segisti)
- pump (tsentrifuug, mono või käik) ligikaudu 10 kuni 20 l / min 1 kuni 3 baari
- rõhuregulaator rõhu reguleerimiseks voolukambris
- manomeetriga, mis mõõdab rõhu allapoole
Ultraheli reaktorid suurepärase biodiisli töötlemiseks
Hielscher Ultrasonics pakub suure jõudlusega ultraheli protsessoreid ja reaktoreid, mis parandavad teie biodiisli tootmist suurema biodiisli saagise, parema biodiisli kvaliteedi, vähendatud töötlemisaja ja madalamate tootmiskuludega.
Väikesed ja keskmise suurusega ultraheli reaktorid biodiisli ümberesterdamiseks
Väikese ja keskmise suurusega biodiisli tootmiseks kuni 9 tonni / h (2900 gal/h) pakub Hielscher teile UIP500hdT (500 vatti), UIP1000hdT (1000 vatti), UIP1500hdT (1500 vatti) ja UIP2000hdT (2000 vatti) ultraheli suure nihkega segistitena läbivoolureaktoritega usaldusväärseks ja tõhusaks inline biodiisli töötlemiseks. Need neli ultraheli reaktorit on väga kompaktsed, kergesti integreeritavad või retro-fit. Need on ehitatud raskeveokite tööks karmides keskkondades. Allpool leiate soovitatavad reaktorite seadistused erinevate tootmismäärade jaoks.
|
tonni / hr
|
gal / hr
|
|
|---|---|---|
| 1x UIP500hdT (500 vatti) |
025 kuni 0,5
|
80 kuni 160
|
| 1x UIP1000hdT (1000 vatti) |
0.5 kuni 1.0
|
160 kuni 320
|
| 1x UIP1500hdT (1500 vatti) |
00,75 kuni 1,5
|
240 kuni 480
|
| 1x UIP2000hdT (2000 vatti) |
1.0 kuni 2.0
|
320 kuni 640
|
| 2x UIP2000hdT (2000 vatti) |
2.0 kuni 4.0
|
640 kuni 1280
|
| 4xUIP1500hdT (1500 vatti) |
3,0 kuni 6,0
|
960-1920
|
| 6x UIP1500hdT (1500 vatti) |
4,5 kuni 9,0
|
1440 kuni 2880
|
| 6x UIP2000hdT (2000 vatti) |
6,0 kuni 12,0
|
1920 kuni 3840
|
Väga suure läbilaskevõimega tööstuslikud biodiislikütuse reaktorid
Tööstusliku töötlemise biodiisli tootmisettevõtetele pakub Hielscher UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), 10000 (10kW) ja UIP16000hdT (16kW) ultraheli homogenisaatoreid! Need ultraheli protsessorid on mõeldud suure voolukiiruse pidevaks töötlemiseks. UIP4000hdT, UIP6000hdT ja UIP10000 saab integreerida standardsetesse merekaubakonteineritesse. Teise võimalusena on kõik neli protsessorimudelit saadaval roostevabast terasest kappides. Püstine paigaldus nõuab minimaalset ruumi. Allpool leiate tüüpiliste tööstusliku töötlemise määrade soovitatavad seadistused.
|
tonni / hr
|
gal / hr
|
1x UIP6000hdT (6000 vatti) |
3,0 kuni 6,0
|
960-1920
|
|---|---|---|
| 3x UIP4000hdT (4000 vatti) |
6,0 kuni 12,0
|
1920 kuni 3840
|
| 5x UIP4000hdT (4000 vatti) |
10,0 kuni 20,0
|
3200 kuni 6400
|
3x UIP6000hdT (6000 vatti) |
9.0 kuni 18.0
|
2880 kuni 5880
|
| 3x UIP10000 (10 000 vatti) |
15,0 kuni 30,0
|
4800 kuni 9600
|
| 3x UIP16000hdT (16 000 vatti) |
24,0 kuni 48,0
|
7680 kuni 15360
|
| 5x Wiefelstede, Ameerika Ühendriigid |
40,0 kuni 80,0
|
12800 kuni 25600
|
Võta meiega ühendust! / Küsi meiega!
Ultrasonikaator UIP16000hdT on võimeline töötlema 32MMGY biodiislit.
härmatis & Sullivani aastatehnoloogia innovatsioon
Hielscher Ultrasonics sai prestiižse Frost ja Sullivan Technology Innovation of the Year auhinna, tunnustades ettevõtte arengut uudse ultraheli tehnoloogia jaoks biodiislikütuse tootmiseks.
Klõpsake siin, et lugeda rohkem Frosti ja Sullivani auhinna kohta Hielscher Ultrasonics biodiisli reaktoritele!
ümberesterdamine – Biodiisli keemiline muundamine
Biodiislikütuse tootmine taimeõlidest (nt soja, raps, jatropha, päevalilleseemned), vetikatest, loomsetest rasvadest ja toiduõlijäätmetest hõlmab rasvhapete baaskatalüüsitud ümberesterdamist metanooli või etanooliga, et saada vastavad metüülestrid või etüülestrid. Glütseriin on selle reaktsiooni vältimatu kõrvalprodukt.
Taimeõlid kui loomsed rasvad on triglütseriidid, mis koosnevad kolmest rasvhapete ahelast, mis on seotud glütseriini molekuliga. Triglütseriidid on estrid. Estrid on happed, nagu rasvhapped, koos alkoholiga. Glütseriin (= glütserool) on raske alkohol. Muundamisprotsessis muudetakse triglütseriidestrid alküülestriteks (= biodiislikütuseks), kasutades katalüsaatorit (leelist) ja alkoholireaktiivi, nt metanooli, mis annab biodiisli metüülestrid. Metanool asendab glütseriini. Seda keemilist muundamisprotsessi nimetatakse ümberesterdamiseks.
Pärast ümberesterdamist vajub glütseriin, mis on raskem faas, põhja. Biodiisel, mis on kergem faas, hõljub peal ja seda saab eraldada näiteks dekanterite või tsentrifuugide abil.
Biodiisli ettevalmistamine
Kaaliumhüdroksiid (0,2 kuni 0,4 kg, katalüsaator) lahustatakse u. 8,5 l metanool katalüsaatori eelsegu mahutis. See nõuab katalüsaatori eelsegu segamist. Töötlemispaak täidetakse koos 66-liitrise taimeõliga. Õli kuumutatakse kütteseadmega 45 kuni 65 ° C.
Biodiisli ümberarvestus
Kui katalüsaator on täielikult metanooliks lahustatud, segatakse katalüsaatorpreimiks kuumutatud õli seguga. Pump suunab segu voolukanale. Tagasi surveventiili abil reguleeritakse rõhku 1 kuni 3 bargile (15 kuni 45 pikslit). Retsirkulatsioon läbi ultraheli biodiislit reaktori peaks toimuma ca. 20 minutit. Selle aja jooksul muudetakse õli biodiislikütusesse. Pärast seda lülitatakse pump ja ultraheli välja. Glütseriin (raskem faas) eraldub biodiiselkütusest (kergem faas). Eraldamine võtab u. 30 kuni 60 minutit. Kui eraldamine on lõppenud, võib glütseriini kuivendada.
Biodiisli pesemine
Kuna muundatud biodiisel sisaldab lisandeid, on vajalik pesemine. Pesemiseks segatakse biodiislisse vett. Ultraheli võib olla kasulik biodiisli segamisel veega. See suurendab tilkade suuruse vähenemise tulemusena aktiivset pindala. Palun arvestage, et väga intensiivne ultrahelitöötlus võib vähendada veepiiskade suurust, et moodustub peaaegu stabiilne emulsioon, mille eraldamiseks on vaja spetsiaalseid vahendeid (nt tsentrifuug).
Biodiisli tootmisettevõte
Alloleval vooskeemil on näidatud tüüpiline seadistus õli, metanooli ja katalüsaatori reasiseseks ultrahelitöötluseks biodiislikütuseks muundamiseks.
Ultraheli esterdamist ja ümberesterdamist saab käivitada partiina või pideva tekstisisese protsessina. Diagramm näitab biodiisli (FAME) transesterfication ultraheli inline protsessi.
Pidev biodiisli töötlemine ja eraldamine
Biodiisli pideva töötlemise ja pideva eraldamise seadistuses segatakse kuumutatud õli ja katalüsaatori eelsegu pidevalt kokku, kasutades reguleeritavaid pumpasid. Inline staatiline segisti parandab sööda homogeensust ultraheli reaktorile. Õli / katalüsaatori segu läbib vooluraku, kus see puutub kokku ultraheli kavitatsiooniga umbes 5 kuni 30 sekundit. Vasturõhuklappi kasutatakse rõhu reguleerimiseks voolukambris. Ultraheliga töödeldud segu siseneb reaktori kolonni ülaosas. Reaktorikolonni maht on kavandatud nii, et see annaks kolonnis umbes 1-tunnise peetumisaja. Selle aja jooksul on ümberesterdamisreaktsioon lõpule viidud. Reageerinud glütseriini/biodiisli segu pumbatakse tsentrifuugi, kus see eraldatakse biodiisli ja glütseriini fraktsioonideks. Järeltöötlus hõlmab metanooli taaskasutamist, pesemist ja kuivatamist ning seda saab teha ka pidevalt.
See seadistus kõrvaldab biodiisli reaktoripartiid, tavalised segistid ja suured separaatoripaagid.
Biodiisli üleesterifitseerimise reaktsioonikiirus
Alltoodud diagrammid näitavad rapsiseemneõli (tööstusliku kvaliteediga) naatriummetoksiidiga (vasakul) ja kaaliumhüdroksiidiga (paremal) ümberesterdamise tüüpilisi tulemusi. Mõlema katse puhul puutus kontrollproov (sinine joon) kokku intensiivse mehaanilise segamisega. Punane joon tähistab identse koostisega ultraheliga töödeldud proovi mahu suhte, katalüsaatori kontsentratsiooni ja temperatuuri suhtes. Horisontaaltelg näitab aega pärast segamist või ultrahelitöötlust. Vertikaaltelg näitab põhjas settinud glütseriini mahtu. See on lihtne vahend reaktsioonikiiruse mõõtmiseks. Mõlemal diagrammil reageerib ultraheliga töödeldud proov (punane) palju kiiremini kui kontrollproov (sinine).
Ultraheli võrdlus (punane graafik) vs tavaline segamine (sinine graafik) biodiisli tootmiseks – kasutamine koos naatriummetoksiidi (vasakul) ja kaaliumhüdroksiidiga (paremal) katalüsaatoritena.
Lingid biodiisli tarnete jaoks
Klõpsake siin biodiislitööstuse pumpade ja tankide tarnijate lingidelt.
Keemiline ja ohutusalane teave
Palun lugege allpool toodud teavet hoolikalt, et vältida tüsistusi ja tervisekahjustusi.
Biodiisli kemikaalid
Metanool on mürgine. See võib pikaajalise kasutamise tagajärjel põhjustada närvide halvenemist. Seda saab ka nahka adsorbeerida. Silma sattudes võib see põhjustada pimedaksjäämist ja allaneelamisel võib metanool olla surmav. Sellepärast võtke metanooli käsitlemisel tarvitusele vajalikud ettevaatusabinõud. Soovitatav on kasutada head respiraatorit, põlle ja kummikindaid.
Kaaliumhüdroksiid (KOH) on toksiline ja põhjustab kokkupuutel nahaga põletust. Hea ventilatsioon on vajalik.
Veenduge, et tööruum on heldelt ja põhjalikult ventileeritud, et suitsu saaks põgeneda. Aurukassettide respiraatorid ei ole metanooli aurude vastu tõhusad. Sisseehitatud õhu süsteem (SCBA — Isesulguv hingamisaparaat) annab parema kaitse metanooli aurude eest.
Biodiisel ja kummist osad
Pikemat aega veetav 100% biodiisel võib põhjustada mootori niisutatud kummist osade (pump, voolikud, O-rõngad) komplikatsioone. Asendamine terasetailide või raskeveokite kummiga võib seda probleemi lahendada. Teise võimalusena saate segada u. 25% tavapärast (fossiilne) diislikütust oma biodiislikütusesse, et vältida tüsistusi.
Kirjandus/viited
- 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.
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid Lab et tööstuslik suurus.