Technologie des ultrasons Hielscher

La production de biodiesel & transestérification

Lorsque vous faites le biodiesel, la cinétique de réaction lente et un mauvais transfert de masse sont de réduire votre capacité de production de biodiesel et votre rendement de biodiesel et de qualité. réacteurs à ultrasons Hielscher améliorer la cinétique de transestérification de manière significative. Par conséquent, l'excès de méthanol inférieur et moins de catalyseur sont nécessaires pour le traitement du biodiesel.

Le biodiésel est généralement produit dans des réacteurs discontinus en utilisant la chaleur et un mélange mécanique en entrée de l'énergie. mélange à ultrasons cavitation est un alternative efficace des moyens pour obtenir un meilleur mélange dans le traitement du biodiesel commercial. cavitation à ultrasons fournit l'énergie d'activation nécessaire pour la transestérification industrielle de biodiesel.

Transestérification (conversion chimique Biodiesel)

La fabrication de biodiesel à partir d'huiles végétales (par exemple le soja, le canola, le jatropha, les graines de tournesol ou algues) Ou les graisses animales, implique la catalysée par une base transestérification d'acides gras avec du méthanol ou de l'éthanol pour donner les esters méthyliques correspondants ou les esters d'éthyle. Glycérine est un sous-produit inévitable de cette réaction.

les huiles végétales comme les graisses animales sont des triglycérides constitués de trois chaînes d'acides gras liés par une molécule de glycérine. Les triglycérides sont des esters. Les esters sont des acides, comme les acides gras, combinés avec un alcool. Glycérine (= glycerol) est un alcool lourd. Dans le procédé de conversion d'esters de triglycérides sont transformés en esters d'alkyle (= biodiesel) en utilisant un catalyseur (lessive) et un réactif d'alcool, par exemple methanol, ce qui donne méthyl esters biodiesel. Le méthanol remplace la glycérine.

la glycérine – la phase plus lourde – va couler au fond. biodiesel – la phase plus légère – flotte au-dessus et peuvent être séparés, par exemple, par carafes ou des centrifugeuses. Ce processus de conversion est appelé transestérification.

La réaction d'estérification classique dans le traitement par lots a tendance à être lenteEt la séparation des phases de la glycérine prend du temps, en prenant souvent 5 heures ou plus.

Ultrasons pour le biodiesel traitement

Tulsa Biofuels_Fabricant de biocarburants

« Nous avons été très satisfaits de l'équipement de Hielscher et le service et nous avons l'intention d'inclure la technologie ultrasonication Hielscher dans tous nos projets futurs. »

Todd Stephens, les biocarburants Tulsa

Aujourd'hui, le biodiesel est principalement produit dans des réacteurs discontinus. traitement de biodiesel à ultrasons permet le traitement en ligne continue. Ultrasons peut obtenir un le rendement en biodiesel supérieur à 99%. réacteurs à ultrasons réduire le temps de traitement du traitement par lot classique 1 à 4 heure à moins de 30 secondes. Plus important encore, ultrasonication réduit le temps de séparation de 5 à 10 heures (en utilisant une agitation classique) à moins de 60 minutes. Le ultrasonication ne contribue également à diminuer à quantité de catalyseur nécessaire jusqu'à 50% en raison de l'activité chimique accrue en présence de cavitation (voir aussi sonochimie). Lorsque vous utilisez la quantité de ultrasonication excès de méthanol nécessaire est réduite aussi. Un autre avantage est l'augmentation résultante de la pureté de la glycérine.

le traitement par ultrasons de biodiesel comprend les étapes suivantes:

  1. la graisse de l'huile végétale ou animale est mélangé avec le methanol (ce qui rend les esters de méthyle) ou de l'éthanol (pour les esters d'éthyle) et le sodium ou le méthylate de potassium ou de l'hydroxyde
  2. le mélange est chauffé, par exemple, à des températures comprises entre 45 et 65degC
  3. le mélange chauffé est en cours ligne sonifié de 5 à 15 secondes
  4. glycérine abandonne ou on sépare en utilisant des centrifugeuses
  5. le biodiesel converti est lavée à l'eau

Le plus souvent, la sonication est effectuée à une pression élevée (1 à 3 bars, pression manométrique) en utilisant une pompe d'alimentation et une vanne réglable de contre-pression à côté de la cellule d'écoulement.

traitement de biodiesel industriel n'a pas besoin de beaucoup d'énergie à ultrasons. Le tableau ci-dessus montre les exigences de puissance typiques pour différents débits. Les besoins en énergie réelle peut être déterminée en utilisant un processeur à ultrasons 1kW à l'échelle de paillasse. Tous les résultats de ces essais en haut de banc peut être facilement mis à l'échelle. Si nécessaire, les appareils à ultrasons FM et certifiés ATEX sont disponibles, tels que le UIP1000-Exd.

Hielscher fournit des équipements industriels de traitement de biodiesel à ultrasons, dans le monde entier. Avec des processeurs à ultrasons jusqu'à puissance 16 kW par simple dispositif, Il n'y a pas de limite dans la taille de l'usine de biodiesel ou de la capacité de traitement.

Les coûts de fabrication par ultrasons Biodiesel

(Cliquez pour agrandir!) L'efficacité énergétique globale est importante lorsque vous faites le biodiesel. L'efficacité décrit la quantité de la puissance est transmise à partir de la fiche dans le mélange huile / méthanol. Nos réacteurs à ultrasons ont un rendement global de plus de 80%.Ultrasons, est un moyen efficace pour accroître la la vitesse de réaction et le taux de conversion dans le traitement du biodiesel commercial. les coûts de traitement par ultrasons résultent principalement de l'investissement
pour les équipements à ultrasons, les coûts des services publics et l'entretien. l'encours l'efficacité énergétique (cliquez sur tableau à droite) Des appareils à ultrasons Hielscher aide à réduire les coûts des services publics et par là rendre ce processus encore plus vert. Les coûts qui en résultent pour l'ultrasonication varient entre 0.1ct et 1.0ct par litre (0.4ct à 1.9ct / gallon) lorsque utilisé à l'échelle commerciale. Plus d'informations sur les coûts du traitement par ultrasons.

Gel & Sullivan Technology Innovation de l'année

Le gel & Sullivan Innovation technologique européenne de l'année dans les technologies de traitement Biodiesel va Hielscher Ultrasonics en reconnaissance du développement de la nouvelle technologie de la société de ultra-sons pour la production de bio-diesel.

Hielscher Ultrasonics a reçu le prestigieux gel & Sullivan Technology Innovation de l'année en reconnaissance du développement de la nouvelle technologie de la société de ultra-sons pour la production de bio-diesel. Cliquez ici pour en lire plus.

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Configuration biodiésel à petite échelle Ultrasons

Configuration du réservoir unique pour ultrasons Biodiesel Transestérification - converison à ultrasons de biodiesel peut être effectuée dans une échelle.Ultrasons peut être utilisé pour la transformation de l'huile en biodiesel à toute échelle. L'image à droite (Cliquez pour agrandir!) montre une petite configuration d'échelle pour le traitement de 60-70L (16 à 19 gallons). Ceci est la configuration typique pour des études et une démonstration de processus.

Cette configuration se compose des éléments suivants:

  • un 500 watts ou 1000 watts Dispositif ultrasonique (20kHz) avec booster, sonotrode et de la cellule d'écoulement
  • de mesure de puissance pour la puissance de dosage et de l'énergie
  • 80L réservoir de traitement (en plastique, par exemple HDPE)
  • Elément de chauffage (1 à 2 kW)
  • 10L réservoir de pré-mélange de catalyseur (en plastique, par exemple HDPE)
  • catalyseur prémélangeur (agitateur)
  • pompe (centrifuge, mono ou vitesse) pendant env. 10 à 20L / min à 1 à 3 barg
  • Vanne de contre-pression pour ajuster la pression dans la cellule d'écoulement
  • un manomètre pour mesurer la pression d'alimentation

Préparation

Hydroxyde de potassium (0,2 à 0,4 kg, catalyseur) est dissous dans env. 8.5L methanol dans le catalyseur réservoir de pré-mélange. Cela nécessite une agitation du pré-mélange de catalyseur. Le réservoir de traitement est rempli avec de l'huile végétale 66L. L'huile est chauffée par l'élément chauffant à 45 à 65degC.

En traitement

Lorsque le catalyseur est complètement dissous dans le méthanol, le pré-mélange de catalyseur est mélangé avec de l'huile chauffée. La pompe alimente le mélange à la cellule d'écoulement. Au moyen de la vanne de contre-pression, la pression est ajustée à 1 à 3barg (15 à 45psig). Recirculation dans le réacteur de biodiesel à ultrasons devrait activé pendant env. 20 minutes. Pendant ce temps, l'huile est transformée en biodiesel. Après cela, la pompe et les ultrasons sont éteints. La glycérine (phase plus lourde) se séparera du biodiesel (phase plus légère). La séparation a env. 30 à 60 minutes. Lorsque la séparation est terminée, la glycérine peut être drainé.

biodiesel laver

Comme le biodiesel converti contient des impuretés, le lavage est nécessaire. Pour le lavage, l'eau est mélangée dans le biodiesel. Ultrasons peut bénéficier le mélange du biodiesel avec l'eau. Cela augmente la surface active à la suite de la réduction de la taille des gouttelettes (voir: émulsifiant à ultrasons). S'il vous plaît considérer que sonication intense peut réduire les gouttelettes d'eau à une taille, qui est formée qui nécessite des moyens spéciaux (par exemple centrifugation) à séparer une émulsion pratiquement stable.

Usine de fabrication de biodiésel

Le flux graphique ci-dessous montre une configuration typique pour la sonication d'huile en ligne pour la conversion en biodiesel. Cliquez sur le graphique pour obtenir une vue plus grande.

Cliquez pour agrandir! Continue Biodiesel Traitement-diagramme de flux utilisant ultrasons Cavitational Mixing - conversion à ultrasons de biodiesel peut être effectuée dans une échelle.

Traitement et séparation continue Biodiesel

Dans une configuration pour la le traitement et la séparation en continu biodiesel continu, L'huile chauffée et le pré-mélange de catalyseur sont mélangés ensemble en continu à l'aide de pompes réglables. Un mélangeur statique en ligne permet d'améliorer l'homogénéité de l'alimentation du réacteur à ultrasons. Le mélange huile / catalyseur passe à la cellule d'écoulement, où il est exposé à des ultrasons cavitation pendant env. 5 à 30 secondes. Une vanne de contre-pression est utilisée pour contrôler la pression dans la cellule d'écoulement. Le mélange traité par ultrasons pénètre dans la colonne de réacteur sur le dessus. Le volume de la colonne de réacteur est conçu pour donner environ. 1 heure de rétention dans la colonne. Pendant ce temps, la réaction de transestérification est terminée. Le mélange glycérine / biodiesel ayant réagi est pompée vers la centrifugeuse où il est séparé en fractions de biodiesel et de la glycérine. Le post-traitement implique la récupération du méthanol, le lavage et le séchage et peut être effectué en continu, aussi.

cette configuration élimine les lots de réacteur de biodiesel, Agitateurs conventionnels et de grands réservoirs de séparation.

Biodiesel Transestérification réaction Vitesse

Les schémas ci-dessous montrent des résultats typiques de la transestérification d'huile de colza (qualité industrielle) avec du méthylate de sodium (à gauche) et l'hydroxyde de potassium (à droite). Pour les deux essais, un échantillon témoin (ligne bleue) a été exposé à un mélange mécanique intense. La ligne rouge représente l'échantillon traité par ultrasons de la formulation identique par rapport au rapport en volume, la concentration du catalyseur et de la température. L'axe horizontal indique le temps après le mélange ou sonication, respectivement. L'axe vertical indique le volume de glycérine qui se sont installés au fond. Ceci est un moyen simple de mesurer la vitesse de réaction. Dans les deux schémas, la échantillon soniqué (rouge) réagit beaucoup plus vite que la échantillon témoin (bleu).

Biodiesel à partir d'huile de colza à l'aide de méthylate de sodium - Vitesse Schéma Transestérification Biodiesel à partir d'huile de colza à l'aide d'hydroxyde de potassium - Vitesse Schéma Transestérification

Liens pour Fournitures Biodiesel

Cliquez ici pour des liens vers des fournisseurs de pompes et réservoirs pour l'industrie du biodiesel.

Chimique et Sécurité

S'il vous plaît lire les informations ci-dessous attentivement, pour prévenir les complications et les effets néfastes sur la santé.

Produits chimiques biodiesel

Le méthanol est toxique. Il peut provoquer une détérioration du nerf à la suite d'un usage prolongé. Il peut être absorbé par la peau, aussi. En cas d'éclaboussures dans les yeux, il peut provoquer la cécité et le méthanol peut être mortelle en cas d'ingestion. Pour cette raison, prenez les précautions nécessaires lors de la manipulation du méthanol. Il est recommandé d'utiliser un bon appareil de protection respiratoire, un tablier et des gants en caoutchouc.

L'hydroxyde de potassium (KOH) est toxique et provoque des brûlures de la peau lors d'un contact. Une bonne ventilation est nécessaire.

Assurez-vous que l'espace de travail est généreusement et bien ventilé pour permettre d'échapper des vapeurs. respirateurs à cartouche vapeur ne sont pas efficaces contre les vapeurs de méthanol. Un système d'air fourni (ARA — AUTONOME appareil respiratoire) donne une meilleure protection contre les vapeurs de méthanol.

Pièces Biodiesel et caoutchouc

Exécution du biodiesel à 100% pendant un temps plus long peut entraîner des complications pour les pièces en caoutchouc mouillées (pompes, tuyaux, joints toriques) du moteur. Remplacement par des pièces en acier ou lourds caoutchouc résistant peut éliminer ce problème. Sinon, vous pouvez mélanger environ. 25% diesel classique (fossile) dans votre biodiesel pour prévenir les complications.

Biodiesel

Le biodiesel, tel que l'ester méthylique de colza (RME) est un carburant renouvelable et biodégradable. Biodiesel présente plusieurs avantages par rapport à l'huile végétale pure (SVO). Il ne nécessite aucune modification du système de conversion ou de carburant du moteur pour fonctionner biodiesel sur les moteurs diesel conventionnels. Le biodiésel est généralement ajoutée au pétrodiesel vendu à la pompe aujourd'hui pour augmenter la lubricité de pur Diesel à très faible teneur en soufre (ULSD), Ce qui est avantageux car Biodiesel n'a presque pas la teneur en soufre.