Hielscher Ultra ääni tekniikka

Biodieselin tuotanto & transesteröinti

Kun valmistat biodieseliä, hidas reaktiokinetiikka ja huono massaosuus vähentävät biodieselin tuotantokapasiteettia ja biodieselin tuottoa ja laatua. Hielscherin ultraäänireaktorit parantavat transesterifikaatiokinetiikkaa merkittävästi. Siksi biodieselin käsittelyyn vaaditaan pienempiä ylimäärin metanolia ja vähemmän katalysaattoria.

Biodieseli on joita tavallisesti tuotetaan eräreaktoreissa käyttäen lämpöä ja mekaanista sekoittamista energianlähteenä. Ultraääni Cavitational sekoittaminen on tehokas vaihtoehto tarkoitetaan parempaa sekoittamista kaupalliseen biodieselin käsittelyyn. Ultrasonic kavitaatio tuottaa tarvittavan aktivointienergian teolliselle biodieselin transesteröinnille.

Transesteröinti (kemiallinen konvertointi biodieseliin)

Kasviöljyjen (esim. Soija, canola, jatropha, auringonkukansiemen tai levät) tai eläinrasvat, sisältää emäskatalysoidun rasvahappojen transesteröinti metanolilla tai etanolilla, jolloin saadaan vastaavat metyyliesterit tai etyyliesterit. Glyseriini on tämän reaktion väistämätön sivutuote.

Kasviöljyjä eläinrasvoina ovat triglyseridit, jotka koostuvat kolmesta glyseriinimolekyylin sitoutumasta rasvahapon ketjusta. Triglyseridit ovat estereitä. Esterit ovat happoja, kuten rasvahappoja, yhdistettynä alkoholin kanssa. Glyseriini (= glyseroli) on raskas alkoholi. Konversioprosessissa triglyseridiestereitä muutetaan alkyyliestereiksi (= biodiesel) käyttäen katalyyttiä (lipeä) ja alkoholireagenssia, esim. Metanolia, mikä tuottaa metyyliesterit biodieseliä. Metanoli korvaa glyseriinin.

Glyseriini – raskaampi vaihe – uppoaa pohjaan. biodiesel – kevyempi vaihe – kelluu ylhäältä ja se voidaan erottaa esim. dekanttereilla tai sentrifugeilla. Tätä muutosprosessia kutsutaan transesteröimiseksi.

Tavallinen esteröintireaktio vuonna 2003 eräkäsittelyn taipumus olla hidas, ja glyseriinin faasierotus on aikaa vievää, usein 5 tuntia tai enemmän.

Ultrasonics biodieselin käsittely

Tulsa Biofuels_Manufacturer

"Olemme olleet erittäin tyytyväisiä Hielscherin laitteisiin ja palveluihin, ja meillä on jokainen aikomus sisällyttää Hielscherin ultraääni-tekniikka kaikkiin tuleviin pyrkimyksiimme."

Todd Stephens, Tulsa Biopolttoaineet

Tänään biodieseli tuotetaan pääasiassa eräreaktoreissa. Ultraäänipuhdistus mahdollistaa jatkuvan jatkojalostuksen. Ultrasonication voi saavuttaa a biodieselin tuotto yli 99%. Ultraäänireaktorit vähentää käsittelyaikaa tavanomaisesta 1 - 4 tunnin eräkäsittelystä alle 30 sekuntia. Vielä tärkeämpää on, että ultraäänitutkimus vähentää erotusaikaa 5 - 10 tuntia (perinteisellä sekoituksella) alle 60 minuuttiin. Ultronaatio myös auttaa vähentämään jopa 50%: n suuruista katalyyttimäärää johtuen lisääntyneestä kemiallisesta aktiivisuudesta kavitaation läsnäollessa (ks. Myös sonokemian). Ultraäänitutkimuksessa ylimääräinen metanolin määrä vähenee myös. Toinen etu on se, että glyseriinin puhtaus lisääntyy.

Biologisen prosessin ultraäänimittaus käsittää seuraavat vaiheet:

  1. kasviöljyä tai eläinrasvaa sekoitetaan metanolin (joka saa metyyliestereitä) tai etanolin (etyyliestereiden) ja natrium- tai kaliummetoksidin tai hydroksidin
  2. seosta kuumennetaan, esimerkiksi lämpötiloihin 45 - 65 ° C
  3. lämmitetty sekoitus on Sonikoitu inline 5-15 sekuntia
  4. glyseriini laskee tai erotetaan sentrifugien avulla
  5. muunnettu biodieseli pestään vedellä

Yleisimmin sonikointi on suoritetaan kohotetussa paineessa (1 - 3 bar, mittaripaine) syöttöpumpulla ja säädettävällä takaisinpaineventtiilillä virtaussolun vieressä.

Teollisen biodieselin käsittely ei tarvitse paljon ultraäänienergiaa. Yllä olevassa taulukossa on esitetty tyypilliset virtavaatimukset eri virtausnopeuksille. Todellinen energiantarve voidaan määrittää käyttäen a 1kW ultraääniprosessori penkki-yläasteikolla. Kaikki tulokset tällaisista penkki-top-kokeista voivat olla skaalautuu helposti. Tarvittaessa FM- ja ATEX-sertifioidut ultraäänilaitteet ovat käytettävissä, kuten UIP1000-Exd.

Hielscher toimittaa teollisuuden ultraäänipuhdistuslaitteita maailmanlaajuisesti. Ultraääniprosessoreilla jopa 16 kW: n teho yhtä laitetta kohden, biodieselin laitoksen kokoa tai jalostuskapasiteettia ei ole rajoitettu.

Ultraäänipuhdistustuotannon kustannukset

(Klikkaa isommalle näkymälle!) Energian yleinen tehokkuus on tärkeää biodieselin valmistuksessa. Tehokkuus kuvaa, kuinka paljon tehoa lähetetään pistokkeesta öljy / metanoliseokseen. Ultraäänireaktoreilla on yli 80 prosentin kokonaishyötysuhde.Ultrasonication on tehokas keino lisätä reaktionopeus ja muuntokurssi kaupallisessa biodieselin käsittelyssä. Ultraäänikäsittelykustannukset johtuvat pääosin investoinneista
ultraäänilaitteille, apuvälineille ja huollolle. Erinomainen energiatehokkuus (klikkaa kaavioita oikealle) Hielscherin ultraäänilaitteiden avulla vähennetään hyödyllisyyskustannuksia ja tätä kautta tehdä tästä prosessista entistä vihreämpi. Tästä aiheutuvat ultraäänilaitteiden kustannukset vaihtelevat välillä 00,1 ja 1,0 astetta litrassa (0,4 - 1,9 / gallona), kun käytetään kaupallisessa mittakaavassa. Saat lisätietoja ultraäänikäsittelykustannuksista napsauttamalla tässä.

halla & Sullivanin teknologiavuoden innovaatio

Frost & Sullivan European Technology Innovation of the Year Award biodieselin prosessointitekniikat menee Hielscher Ultrasonics tunnustuksena yhtiön kehittämiseen uusien Ultrasonics teknologian biodieselin tuotannossa.

Hielscher Ultrasonics sai arvostetun Frostin & Sullivan Technology Innovation of the Year-palkinto tunnustuksena yhtiön kehityksestä uuden ultrasonics teknologian bio-diesel tuotantoa. Klikkaa tästä lue lisää.

Pyydä lisätietoja!

Käytä alla olevaa lomaketta, jos haluat lisätietoja ultrasuurien käytöstä biodieselin kaupallisessa muuntamisessa.









Huomaathan, että Tietosuojakäytäntö.


Biodiesel Small Scale Ultrasonication -asetus

Yksittäisen säiliön asetukset ultraäänitrogeenin transesteröinnille - Biodieselin ultronaarinen konvertointi voidaan suorittaa missä tahansa asteikossa.Ultrasonicationa voidaan käyttää öljyn muuntamiseen biodieseliksi missä tahansa mittakaavassa. Oikealla oleva kuva (Klikkaa nähdäksesi suurempana!) näyttää pienikokoisen kokoonpanon 60-70 litran käsittelylle (16 - 19 gallonaa). Tämä on tyypillinen perustaminen alustaviin tutkimuksiin ja prosessien esittelyyn.

Tämä asetus koostuu seuraavista osista:

  • yksi 500 wattia tai 1 000 wattia ultraäänilaitteella (20 kHz) boosterilla, sonotrodeilla ja virtaussoluilla
  • tehomittari tehon ja energian mittaamiseen
  • 80L käsittelysäiliö (muovi, esim. HDPE)
  • lämmityselementti (1-2 kw)
  • 10 litran katalyytin esisekoitussäiliö (muovi, esim. HDPE)
  • katalyytin esiseostaja (sekoittaja)
  • pumppu (sentrifugointi, mono tai vaihde) n. 10 - 20 l / min 1 - 3 barg: ssa
  • vastapaineventtiili virtauksen säätämisen paineen säätämiseksi
  • painemittari syöttöpainon mittaamiseksi

Valmistautuminen

Kaliumhydroksidia (0,2-0,4 kg, katalyytti) liuotetaan n. 8.5 litraa metanolia katalyytin esisekoitussäiliössä. Tämä edellyttää katalyytti-esiseoksen sekoittamista. Jalostussäiliö täytetään 66 litran kasviöljyllä. Kuumennuselementti lämmittää öljyä 45-65 ° C: seen.

käsittely

Kun katalyytti liuotetaan täydellisesti metanoliin, katalysaattori-esiseosta sekoitetaan kuumennetun öljyn kanssa. Pumppu syöttää seoksen virtaussoluun. Takaisinpaineventtiilin avulla paine säädetään 1: stä 3: een (15 - 45 sekuntia). Ultraäänisen biodieselin reaktorin läpi tapahtuva kierrätys olisi suoritettava n. 20 minuuttia. Tänä aikana öljy muuttuu biodieseliksi. Tämän jälkeen pumppu ja ultraääni kytkeytyvät pois päältä. Glyseriini (raskaampi faasi) erotetaan biodieselistä (kevyempi vaihe). Erotus kestää noin. 30-60 minuuttia. Kun erottaminen on päättynyt, glyseriini voidaan tyhjentää.

Biodieselin pesu

Koska muunnettu biodieseli sisältää epäpuhtauksia, tarvitaan pesu. Pesua varten sekoitetaan vettä biodieseliin. Ultrasonication voi hyödyttää biodieselin sekoittamista veden kanssa. Tämä lisää aktiivisen pinta-alan pisarakoon pienenemisen seurauksena (katso: ultraääniemulgointi). Huomaa, että erittäin voimakas ultraääni voi pienentää vesipisaroita kooltaan, että muodostuu melkein stabiili emulsio, joka vaatii erillisten välineiden (esim. Sentrifugin) erottamisen.

Biodieselin tuotantolaitos

Alla oleva vuokaavio esittää tyypillisen asennuksen öljyn sisäiseen sonikointiin biodieselin muuntamiseksi. Napsauta kaaviota saada suurempi näkymä.

Klikkaa suuremmaksi! Jatkuva Biodieselin prosessointivirta-kaavio käyttämällä ultraäänivaihekonditaatiosekoitusta - Biodieselin ultronaalinen muuntaminen voidaan suorittaa missä tahansa mittakaavassa.

Jatkuva biodieselin käsittely ja erottaminen

Asetuksessa jatkuva biodieselin prosessointi ja jatkuva erottaminen, lämmitetty öljy ja katalysaattori-esiseos sekoitetaan jatkuvasti käyttäen säädettäviä pumppuja. Inline-staattinen sekoittimella parannetaan rehun homogeenisyyttä ultraäänireaktoriin. Öljy / katalyyttiseos kulkee virtaussoluun, jossa se altistetaan ultraäänelle kavitaatio n. 5 - 30 sekuntia. Takaisinpaineventtiiliä käytetään ohjaamaan painetta virtaussolussa. Sonikoitu sekoitus tulee reaktoripylvääseen yläosassa. Reaktoripylvään tilavuus on suunniteltu antamaan n. 1 tunnin retentioaika sarakkeessa. Tuona aikana, transesteröintireaktio on päättynyt. Reagoinut glyseriini / biodieseliyhdiste pumpataan sentrifugiin, jossa se erotetaan biodieseli- ja glyseriinifraktioiksi. Jälkikäsittelyyn liittyy metanolin talteenotto, pesu ja kuivaus ja se voidaan tehdä jatkuvasti.

Tämä asetus poistaa biodieselin reaktorierät, perinteiset sekoittimet ja suuret erotussäiliöt.

Biodieselin transesteröintireaktion nopeus

Alla olevat kaaviot osoittavat tyypillisiä tuloksia rypsiöljyn (teollisuuslaadun) kanssa natriummetoksidi (vas.) ja kaliumhydroksidi (oikea). Molemmissa testeissä kontrolli-näyte (sininen viiva) altistettiin voimakkaalle mekaaniselle sekoittumiselle. Punainen viiva edustaa sonicated-näytettä samanlaisesta formulaatiosta suhteessa tilavuussuhteeseen, katalyytin pitoisuuteen ja lämpötilaan. Vaaka-akseli näyttää ajan sekoittamisen jälkeen tai sonikoimalla vastaavasti. Pystysuora akseli osoittaa glyseriinin tilavuuden, joka asettuu pohjaan. Tämä on yksinkertainen tapa reaktionopeuden mittaamiseen. Molemmissa kaavioissa sonikoitu näyte (punainen) reagoi paljon nopeammin kuin valvonta-näyte (sininen).

Rypsiöljystä saatu biodiesel dieselistä natriummetoksidilla - Transesterifikaation nopeusdiagrammi Rypsiöljyä sisältävä biodiessi käyttäen kaliumhydroksidia - transesteröintinopeusdiagrammi

Biodieselin tarvikkeiden linkit

Klikkaa tästä linkkejä toimittajille pumppuja ja säiliöitä biodieselin teollisuudelle.

Kemikaali- ja turvallisuustiedot

Lue alla olevat tiedot huolellisesti komplikaatioiden ja haitallisten terveysvaikutusten estämiseksi.

biodiesel Kemikaalit

Metanoli on myrkyllistä. Se voi aiheuttaa pitkäaikaisen käytön seurauksena hermojen heikkenemistä. Ihon voi adsorboitua myös. Jos silmissä roiskunut se voi aiheuttaa sokeuden ja metanoli voi olla hengenvaarallinen nieltynä. Tästä syystä tee tarvittavat varotoimet metanolia käsiteltäessä. On suositeltavaa käyttää hyvä hengityssuojainta, esiliinaa ja kumikäsineitä.

Kaliumhydroksidi (KOH) on myrkyllistä ja aiheuttaa ihon palamisen yhteydenoton jälkeen. Hyvä ilmanvaihto on tarpeen.

Varmista, että työtila on avokätisesti ja perusteellisesti tuuletettu, jotta höyryjä pääsee poistumaan. Höyrypatruunaverhot eivät ole tehokkaita metanolin höyryjä vastaan. Toimitettu ilma-järjestelmä (SCBA — Self-Contained Hengityslaite) antaa paremman suojan metanolihöyryjä vastaan.

Biodieselin ja kumisten osat

Jatkuva 100-prosenttinen biodieseli pidemmäksi ajaksi voi aiheuttaa komplikaatioita moottorin kostutetuille kumista (pumppu, letkut, O-renkaat). Korjaus teräsosilla tai raskaalla kumilla voi poistaa tämän ongelman. Vaihtoehtoisesti voit sekoittaa n. 25% perinteistä (fossiilista) dieseliä biodieseliin komplikaatioiden estämiseksi.

biodiesel

Biodieseli, kuten rypsiä sisältävä metyyliesteri (RME), on uusiutuva ja biohajoava polttoaine. Biodieselmillä on useita etuja suhteessa suoraan kasviöljyyn (SVO). Se ei vaadi moottorin muuntamista tai polttoainejärjestelmän muuttamista biodieselin käyttämiseksi perinteisissä dieselmoottoreissa. Biodieseliä lisätään yleisesti pumppuihin myytyyn petrodyytsiin nykyään parantamaan puhdasta voimaa Ultra-Low Sulphur Diesel (ULSD), mikä on edullista, koska Biodieselilla ei ole lainkaan rikkiä.