بیودیزل از طریق سونوگرافی بهبود یافته (ترانس)استراسیون

بیودیزل از طریق ترانس استریفیکاسیون با استفاده از یک کاتالیزور پایه سنتز می شود. با این حال، اگر از مواد اولیه مانند سبزی زباله با درجه پایین با محتوای اسید چرب آزاد بالا استفاده شود، یک گام شیمیایی پیش تصفیه استریفیکاسیون با استفاده از یک اسید-کاتاتلیزور مورد نیاز است. امواج فراصوت و اثرات سونوشیمیایی و sonomechanical آن کمک به هر دو نوع واکنش و افزایش بهره وری از تبدیل بیودیزل به طور چشمگیری. تولید بیودیزل مافوق صوت به طور قابل توجهی سریع تر از سنتز بیودیزل معمولی است، منجر به عملکرد و کیفیت بیودیزل بالاتر می شود و منجر به صرفه جویی در ریجنت هایی مانند اتانول و کاتالیزور می شود.

تبدیل بیودیزل با استفاده از سونوگرافی قدرت

برای بیودیزل، استرها اسید چرب با ترانس استریفیکاسیون روغن های گیاهی و همچنین چربی های حیوانی (مانند قد بلند) تولید می شوند. در طول واکنش ترانس استریناسیون، جزء گلیسرول با الکل دیگری مانند اتانول جایگزین می شود. فیداستوک هایی که محتوای بالایی از اسیدهای چرب آزاد دارند، مانند روغن های گیاهی زباله (WVO)، برای جلوگیری از تشکیل صابون نیاز به پیش درمان استریفیکاسیون اسید دارند. این فرایند کاتالیس اسید یک واکنش بسیار آهسته است، زمانی که به عنوان روش دسته ای معمولی انجام می شود. راه حل برای تسریع روند استریفیکاسیون آهسته استفاده از سونوگرافی قدرت است. فراصوت به بهبود قابل توجهی در سرعت واکنش، تبدیل و عملکرد بیودیزل به عنوان اثرات سونوشیمیایی سونوگرافی با قدرت بالا ترویج و تشدید کاتالیزور اسید دست می یابد. حفره مافوق صوت فراهم می کند نیروهای سونومکانیکی، به عنوان یکی از مخلوط کردن برشی بالا، و همچنین انرژی سونوشیمیایی. این هر دو نوع ضربه مافوق صوت (sonomechanical و sonochemical) تبدیل استریزه اسید کاتالیز به یک واکنش سریع نیاز به کاتالیزور کمتر.

درخواست اطلاعات




توجه داشته باشید ما سیاست حفظ حریم خصوصی.


3x UIP1000hdT ultrasonicators for highly efficient biodiesel transesterification

مخلوط مافوق صوت را بهبود می بخشد نرخ تبدیل بیودیزل, عملکرد را افزایش می دهد و باعث صرفه جویی در اتانول اضافی و کاتالیزور. تصویر نصب 3x را نشان می دهد UIP1000hdT (هر قدرت سونوگرافی 1kW) برای پردازش این لاین.

Ultrasonic transesterification improves biodiesel conversion.

ترانس استریفیکاسیون تریگلیسیرید به بیودیزل (FAME) با استفاده از نتایج فراصوت در واکنش شتاب دار و کارایی به طور قابل توجهی بالاتر است.

چگونه اولتراسونیک بیودیزل تبدیل کار?

امواج فراصوت بین فازهای مختلف در transesterification (همچنین گاهی اوقات به نام الکلیسیس) و استریفیکاسیون بر اساس افزایش مخلوط کردن و همچنین در افزایش حرارت و انتقال جرم است. مخلوط کردن مافوق صوت بر اساس اصل حفره صوتی است, که در نتیجه نفوذ حباب خلاء در مایع رخ می دهد. حفره صوتی با نیروهای براری بالا و آشفتگی ها و همچنین دی دیال های فشار و دما بسیار بالا مشخص می شود. این نیروها واکنش شیمیایی ترانس استریفیکاسیون / استریفیکاسیون را ترویج می کنند و انتقال جرم و گرما را تشدید می کنند و در نتیجه واکنش تبدیل بیودیزل را به طور قابل توجهی بهبود می بخشند.
استفاده از مافوق صوت در طول تبدیل بیودیزل شده است علمی و صنعتی ثابت شده است برای بهبود بهره وری فرایند. بهبود کارایی فرایند را می توان به کاهش مصرف انرژی و هزینه های عملیاتی، و کاهش استفاده از الکل (به عنوان معنی، اتانول)، کاتالیزور کمتر، و زمان واکنش به طور قابل توجهی کوتاه شده نسبت داد. هزینه انرژی برای گرمایش از آنجا که هیچ نیاز به گرمایش خارجی وجود دارد حذف می شود. علاوه بر این، جداسازی فاز بین بیودیزل و گلیسرول با زمان جدایی فاز کوتاه تر ساده تر است. یک عامل مهم برای استفاده تجاری از سونوگرافی در تولید بیودیزل است مقیاس ساده تا هر حجم، عملیات قابل اعتماد و امن و همچنین استحکام و قابلیت اطمینان از تجهیزات مافوق صوت (استاندارد صنعتی، قادر به اجرا به طور مداوم 24/7/365 تحت بار کامل).

Hielscher ultrasonic reactor for biodiesel transesterification with superior process efficiency

سیستم صنعتی مافوق صوت با سلول جریان برای استرفیکاسیون بیودیزل اینلاین و transesterification.

Process chart showing the biodiesel process in continuous flow mode. Ultrasound can improve esterification and transesterification significantly.

استراسیون مافوق صوت و transesterification را می توان به عنوان دسته ای و یا روند مداوم در خط اجرا. نمودار نشان می دهد فرایند خط مافوق صوت برای بیودیزل (FAME) transesterfication.


Process chart showing the biodiesel process in batch mode. Ultrasound can improve esterification and transesterification significantly.

استراسیون مافوق صوت و transesterification را می توان به عنوان دسته ای و یا روند مداوم در خط اجرا. این نمودار فرایند دسته ای مافوق صوت برای تبدیل بیودیزل را نشان می دهد.

درخواست اطلاعات




توجه داشته باشید ما سیاست حفظ حریم خصوصی.


مافوق صوت کمک دو مرحله تبدیل بیودیزل اعمال اسید و پایه کاتالیز مراحل واکنش

برای فیداستوک هایی که محتوای FFA بالایی دارند، تولید بیودیزل به صورت واکنش اسیدی یا باز کاتالیز شده در یک فرایند دو مرحله ای انجام می شود. سونوگرافی کمک می کند دو نوع از واکنش, اسید کاتالیز استراسیون و همچنین ترانس استریفیکاسیون پایه کاتالیز:

استریفیکاسیون اسید کاتالیز شده با استفاده از سونوگرافی

برای درمان بیش از حد اسیدهای چرب آزاد در feedstock، فرایند استراسیون مورد نیاز است. اسید Sulfuric معمولا به عنوان کاتالیزور اسید استفاده می شود.

  • فیده استوک را با فیلتر کردن و پالایش از مواد آحاد و آب تهیه کنید.
  • کاتالیزور یعنی اسید سولفوریک را در اتانول حل کنید. جریان خوراک کاتالیزور/ اتانول و فیداستوک از طریق یک تبادل کننده حرارتی و یک میکسر استاتیک برای به دست آوردن یک پیش مخلوط خام.
  • قبل از مخلوط کاتالیزور و feedstock می رود به طور مستقیم به اتاق واکنش مافوق صوت, که در آن مخلوط فوق العاده خوب و سونوشیمی را اثر و اسیدهای چرب آزاد به بیودیزل تبدیل.
  • در نهایت, آب محصول و تغذیه آن دو مرحله دوم – transesterification مافوق صوت. اتانول مرطوب اسیدی پس از بهبودی، خشک شدن و خنثی سازی آماده استفاده مجدد است.
  • برای FFA بسیار بالا حاوی feedstocks، راه اندازی چرخش مجدد شاید مورد نیاز برای کاهش FFA به سطح معقول قبل از مرحله transesterification.

واکنش استریفیکاسیون با استفاده از یک کاتالیزور اسید:
FFA + الکل → استر + آب

ترانس استرافیکاسیون پایه کاتالیز شده با استفاده از سونوگرافی

فیداستوک که هم اکنون تنها مقادیر کمی FFAs دارد، می تواند به طور مستقیم به مرحله انتقال تغذیه شود. بیشتر هیدروکسید سدیم یا هیدروکسید پتاسیم (NaOH, KOH) به عنوان کاتالیزور پایه استفاده می شود.

  • کاتالیزور یعنی هیدروکسید پتاسیم را در اتانول حل کنید و جریان های کاتالیزور/ اتانول و فیداستوک از پیش درمان شده را از طریق یک میکسر استاتیک تغذیه کنید تا یک پیش مخلوط خام به دست آید.
  • تغذیه قبل از مخلوط به طور مستقیم به اتاق واکنش مافوق صوت برای مخلوط کردن حفره ای بالا برشی و درمان سونوشیمیایی. محصولات این واکنش آلکیل استرها (به عنوان نمونه، بیودیزل) و گلیسیرین هستند. گلیسیرین را می توان با اسکان دادن یا با سنتریفیوژ از هم جدا کرد.
  • بیودیزل تولید مافوق صوت با کیفیت بالا و تولید سریع، انرژی کارآمد و مقرون به صرفه با صرفه جویی در اتانول و کاتالیزور است.

واکنش Transesterification با استفاده از یک کاتالیزور پایه:
روغن / چربی + الکل → بیودیزل + گلیسرول

استفاده از اتانول & بازیابی اتانول

اتانول یک جزء کلیدی در طول تولید بیودیزل است. تبدیل بیودیزل مافوق صوت رانده اجازه می دهد تا برای استفاده قابل توجهی کاهش می یابد از اتانول. اگر شما در حال حاضر فکر "من در مورد استفاده از اتانول من اهمیتی نمی دهد، از آنجایی که من آن را به هر حال بازیابی"، شما ممکن است دوباره فکر می کنم و در نظر گرفتن هزینه های گزاف انرژی بالا است که برای مرحله تبخیر اعمال می شود (به عنوان مانند با استفاده از ستون تقراض)، که لازم است برای جدا کردن و بازیافت اتانول.
معمولاً اتانول پس از جدا شدن بیودیزل و گلیسیرین به دو لایه برداشته می شود و از برگشت واکنش جلوگیری می کند. سپس اتانول تمیز می شود و دوباره به ابتدای فرایند بازیافت می شود. تولید بیودیزل از طریق استراسیون مافوق صوت رانده و transesterification, شما قادر به کاهش استفاده از اتانول خود را به طور چشمگیری, در نتیجه کاهش هزینه های گزاف انرژی بالا برای بازیابی اتانول. استفاده از راکتورهای اولتراسونیک Hielscher را کاهش می دهد مقدار مورد نیاز بیش از حد اتانول تا 50٪. نسبت مولر بین 1:4 یا 1:4.5 (روغن : اتانول) برای اکثر feedstock کافی است, در هنگام استفاده از مخلوط کردن Hielscher مافوق صوت.

Process chart showing the biodiesel processing steps. Ultrasound can improve esterification and transesterification significantly.

استراسیون مافوق صوت یک گام پیش درمان است, که کاهش فیداستوک درجه پایین بالا در FFAs به استرها. در مرحله دوم ترانس استریفیکاسیون مافوق صوت، تریگلیسیریدها به بیودیزل (FAME) تبدیل می شوند.

درخواست اطلاعات




توجه داشته باشید ما سیاست حفظ حریم خصوصی.


اولتراسونیک افزایش بهره وری تبدیل بیودیزل – از نظر علمی اثبات شده

گروه محقق متعددی مکانیسم و اثرات ترانس استریفیکاسیون مافوق صوت بیودیزل را بررسی کرده اند. به عنوان مثال، تیم تحقیقاتی سبایان داروین نشان داد که حفره مافوق صوت فعالیت شیمیایی و نرخ واکنش را افزایش داد و در نتیجه تشکیل استر به طور قابل توجهی افزایش یافت. تکنیک مافوق صوت زمان واکنش transesterification را به 5 دقیقه کاهش داد – در مقایسه با 2 ساعت برای پردازش همزن مکانیکی. تبدیل تری گلیسرید (TG) به شهرت تحت فراصوت به دست آمده 95.6929٪wt با نسبت متانول به مولر روغن 6:1 و 1٪wt سدیم هیدروکسید به عنوان کاتالیزور. (cf. داروین و همکاران 2010)

غلامی و همکاران (2021) نشان داد بهره وری برتر از transesterification بیودیزل به کمک مافوق صوت در مقایسه با بی قراری مکانیکی. بنابراین تیم تحقیقاتی دو گیاه بیودیزل را بر اساس هم زدن مکانیکی معمولی و حفره مافوق صوت مقایسه کردند که با استفاده از Aspen HYSYS V8.4 طراحی شدند. از کل سرمايه گذاری، هزينه های محصولات، ارزش خالص حاضر و نرخ بازده داخلی برای مقايسه دو فرایند استفاده شد. – مافوق صوت و استریر مکانیکی – با هم . کل سرمایه گذاری در فرایند حفره مافوق صوت پایین تر از فرایند هم زدن مکانیکی حدود 20.8٪ بود. در مقایسه با فرایند معمولی، استفاده از رآکتورهای مافوق صوت نیز باعث شد تا هزینه های محصولات ۵٫۲٪ کاهش یابد. با در نظر گرفتن ارزش خالص مثبت در حال حاضر و نرخ داخلی بازگشت 18.3٪، فرایند حفره مافوق صوت انتخاب بهتری بود. همچنین, حفره مافوق صوت منجر به کاهش معنی دار در هر دو انرژی مصرف شده و تولید زباله. مصرف کلی انرژی 6.9٪ کاهش یافت زمانی که حفره مافوق صوت به کار گرفته شد. مقدار زباله های تولید شده در فرایند به کمک سونوگرافی یک پنجم آن در فرایند هم زدن مکانیکی بود.

اواسط اندازه و در مقیاس بزرگ سونوگرافی برای پردازش بیودیزل

شرکت Hielscher Ultrasonics ’ لوازم کوچک تا اواسط اندازه و همچنین در مقیاس بزرگ پردازنده های صنعتی مافوق صوت برای تولید کارآمد بیودیزل در هر حجم. ارائه سیستم مافوق صوت در هر مقیاس، Hielscher می تواند راه حل ایده آل برای هر دو تولید کنندگان کوچک و شرکت های بزرگ ارائه دهد. تبدیل بیودیزل مافوق صوت را می توان به عنوان دسته ای و یا به عنوان فرایند مداوم در خط عمل. نصب و راه اندازی ساده است, امن و می دهد خروجی قابل اعتماد بالا از کیفیت بیودیزل برتر.
در زیر شما راه اندازی راکتور توصیه می شود برای طیف وسیعی از نرخ تولید پیدا کنید.

تن / ساعت
گهل / ساعت
1X UIP500hdT
00.25-0.5
80 تا 160
1X UIP1000hdT
00.5-1.0
160-320
1X UIP1500hdT
00.75-1.5
240-480
2X UIP1000hdT
1.0-2.0
320-640
2X UIP1500hdT
1.5-3.0
480-960
4X UIP1500hdT
3.0-6.0
960-1920
6X UIP1500hdT
4.5-9.0
1440-2880

تماس با ما! / از ما بپرسید!

برای اطلاعات بیشتر بپرسید

لطفا فرم زیر را برای درخواست اطلاعات اضافی در مورد پردازنده مافوق صوت ، برنامه های کاربردی و قیمت استفاده کنید. ما خوشحال خواهد شد که به بحث در مورد روند خود را با شما و به شما ارائه سیستم اولتراسونیک جلسه مورد نیاز خود را!









لطفا توجه داشته باشید ما سیاست حفظ حریم خصوصی.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher مافوق صوت تولید هموژنایزر مافوق صوت با عملکرد بالا برای مخلوط کردن برنامه های کاربردی، پراکنده، تقلید و استخراج در آزمایشگاه، خلبان و مقیاس صنعتی است.



ادبیات/منابع


آمار ارزشمند دانستن

تولید بیودیزل

بیودیزل زمانی تولید می شود که تری ژیریدها از طریق یک واکنش شیمیایی که به ترانس استریفیکاسیون معروف است به متیل استر چرب آزاد (FAME) تبدیل می شوند. در طول واکنش ترانس استریفیکاسیون، تریگیلسریدها در روغن های گیاهی یا چربی های حیوانی در حضور یک کاتالیزور (مانند هیدروکسید پتاسیم یا هیدروکسید سدیم) با الکل اولیه (مانند اتانول) واکنش نشان می دهند. در این واکنش استرها آلکیل از خوراک روغن نباتی یا چربی حیوانی تشکیل می شوند. تری گلیسیرایدها گلیسیرید هستند که در آن گلیسکول با اسیدهای زنجیره ای بلند استرفید می شود که به اسیدهای چرب معروف است. این اسیدهای چرب به وفور در روغن نباتی و چربی های حیوانی وجود دارند. از آنجا که بیودیزل را می توان از فیداستوک های مختلف مختلف مانند روغن های گیاهی بکر، روغن های گیاهی زباله، روغن های سرخ کردن مورد استفاده، چربی های حیوانی مانند بید و لارد تولید کرد، میزان اسیدهای چرب آزاد (FFAs) می تواند به شدت متفاوت باشد. درصد اسیدهای چرب آزاد تریگلیسیرید عامل بسیار مهمی است که بر فرایند تولید بیودیزل و کیفیت بیودیزل ناشی از آن به شدت تأثیر می گذارد. مقدار بالایی از اسیدهای چرب آزاد می توانند با فرایند تبدیل تداخل داشته باشند و کیفیت نهایی بیودیزل را خراب کنند. مشکل اصلی این است که اسیدهای چرب آزاد (FFAs) با کاتالیزورهای آلکالی واکنش نشان می دهند که منجر به تشکیل صابون می شود. تشکیل صابون متعاقباً باعث مشکلات جداسازی گلیسرول می شود. بنابراین فیداستوک های حاوی مقادیر بالای FFAs بیشتر نیاز به یک پیش درمان (به اصطلاح واکنش استراسیون) دارند که طی آن FFAs ها به استرها تبدیل می شوند. امواج فراصوت ترویج هر دو واکنش, transesterification و استریت.

واکنش شیمیایی استراسیون

استریفیکاسیون فرایند ترکیب یک اسید آلی (RCOOH) با الکل (ROH) برای تشکیل استر (RCOOR) و آب است.

استفاده از اتانول در استریفیکاسیون اسیدی

هنگامی که استریفیکاسیون اسید برای کاهش FFAs در فیداستوک استفاده می شود، انرژی مورد نیاز فوری نسبتاً کم است. با این حال، آب در طول واکنش استریفیکاسیون ایجاد می شود – ایجاد اتانول مرطوب، اسیدی، که باید خنثی، خشک و بهبود یافته است. این فرایند بازیابی اتانول گران است.
اگر شروع فیداستوک ها ۲۰ تا ۴۰٪ یا حتی درصد بالاتری از FFAs داشته باشند، ممکن است مراحل متعددی لازم باشد تا آن ها را به سطوح قابل قبولی پایین بیاورد. یعنی حتی بیشتر اسیدی، اتانول مرطوب ایجاد می شود. پس از خنثی کردن اتانول اسیدی، خشک کردن نیاز به دیسکتاسیون چند مرحله ای با نرخ ریفلاکس قابل توجهی دارد که در نتیجه استفاده از انرژی بسیار بالا صورت می گیرد.


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics تولید هموژنیزرهای مافوق صوت با کارایی بالا از ازمایشگاه ها تا اندازه صنعتی.