बेहतर प्रक्रिया और लागत दक्षता के साथ बायोडीजल उत्पादन

अल्ट्रासोनिक मिश्रण अत्यधिक कुशल और लागत प्रभावी बायोडीजल उत्पादन के लिए बेहतर तकनीक है। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन बड़े पैमाने पर हस्तांतरण में काफी सुधार करता है, जिससे उत्पादन लागत और प्रसंस्करण अवधि कम हो जाती है। इसी समय, खराब गुणवत्ता वाले तेल और वसा (जैसे, अपशिष्ट तेल) का उपयोग किया जा सकता है और बायोडीजल की गुणवत्ता में सुधार होता है। Hielscher Ultrasonics किसी भी उत्पादन पैमाने के लिए उच्च प्रदर्शन, मजबूत अल्ट्रासोनिक मिश्रण रिएक्टरों की आपूर्ति करता है। और पढ़ें कि आपके बायोडीजल उत्पादन को सोनिकेशन से कैसे लाभ होगा!

अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके बायोडीजल उत्पादन लाभ

बायोडीजल (फैटी एसिड मिथाइल एस्टर, एब्रेव। फेम) लिपिड कच्चे माल (ट्राइग्लिसराइड्स, जैसे, वनस्पति तेल, खाना पकाने के तेल, पशु वसा, अल्गल तेल) और अल्कोहल (मेथनॉल, इथेनॉल) के उत्प्रेरक (जैसे, पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड केओएच) का उपयोग करके ट्रांसस्टेरिफिकेशन प्रतिक्रिया का उत्पाद है।
समस्या: पारंपरिक सरगर्मी का उपयोग करके पारंपरिक बायोडीजल रूपांतरण में, तेल और अल्कोहल की ट्रांसस्टेरिफिकेशन प्रतिक्रिया के दोनों अभिकारकों की अमिश्रणीय प्रकृति खराब द्रव्यमान हस्तांतरण दर की ओर ले जाती है जिसके परिणामस्वरूप एक अक्षम बायोडीजल उत्पादन होता है। यह अक्षमता लंबी प्रतिक्रिया समय, उच्च मेथनॉल-तेल दाढ़ अनुपात, उच्च उत्प्रेरक आवश्यकताओं, उच्च प्रक्रिया तापमान और उच्च सरगर्मी दरों की विशेषता है। ये कारक पारंपरिक बायोडीजल विनिर्माण को एक महंगी प्रक्रिया बनाने वाले महत्वपूर्ण लागत चालक हैं।
समाधान: अल्ट्रासोनिक मिश्रण अभिकारकों को अत्यधिक कुशल, तेज़ और कम लागत वाले तरीके से पायसीकारी करता है ताकि तेल-मेथनॉल अनुपात में सुधार किया जा सके, उत्प्रेरक आवश्यकताओं को कम किया जा सके, प्रतिक्रिया समय और प्रतिक्रिया तापमान कम हो जाए। इस प्रकार, संसाधनों (यानी, रसायन और ऊर्जा) के साथ-साथ समय की बचत होती है, प्रसंस्करण लागत कम हो जाती है, जबकि बायोडीजल की गुणवत्ता और उत्पादन लाभप्रदता में काफी सुधार होता है। ये तथ्य प्रभावोत्पादक बायोडीजल निर्माण के लिए पसंदीदा तकनीक में अल्ट्रासोनिक मिश्रण को चालू करते हैं।
अनुसंधान और औद्योगिक बायोडीजल उत्पादकों ने पुष्टि की है कि अल्ट्रासोनिक मिश्रण बायोडीजल का उत्पादन करने के लिए एक अत्यधिक लागत प्रभावी तरीका है, भले ही खराब गुणवत्ता वाले तेल और वसा फीडस्टॉक के रूप में उपयोग किए जाते हैं। अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया गहनता रूपांतरण दर में काफी सुधार करती है, अतिरिक्त मेथनॉल और उत्प्रेरक के उपयोग को कम करती है, जिससे एएसटीएम डी 6751 और एन 14212 विनिर्देशों के गुणवत्ता मानक को पूरा करने वाले बायोडीजल का उत्पादन करने की अनुमति मिलती है। (सीएफ. अब्दुल्ला एट अल., 2015)

सोनीशन का उपयोग करके बायोडीजल (FAME) में ट्राइग्लिसराइड्स के ट्रांसस्टेरिफिकेशन के परिणामस्वरूप त्वरित प्रतिक्रिया और काफी अधिक दक्षता होती है।

बायोडीजल उत्पादन में अल्ट्रासोनिक मिश्रण के कई फायदे

अल्ट्रासोनिक मिश्रण रिएक्टरों को आसानी से किसी भी नए इंस्टॉलेशन में एकीकृत किया जा सकता है और साथ ही मौजूदा बायोडीजल संयंत्रों में रेट्रो-फिट किया जा सकता है। एक Hielscher अल्ट्रासोनिक मिक्सर का एकीकरण किसी भी बायोडीजल सुविधा को उच्च-प्रदर्शन उत्पादन संयंत्र में बदल देता है। सरल स्थापना, मजबूती और उपयोगकर्ता-मित्रता (ऑपरेशन के लिए कोई विशिष्ट प्रशिक्षण आवश्यक नहीं है) किसी भी सुविधा को अत्यधिक कुशल बायोडीजल संयंत्र में अपग्रेड करने की अनुमति देता है। नीचे, हम आपको स्वतंत्र तृतीय पक्षों द्वारा प्रलेखित लाभों के वैज्ञानिक रूप से सिद्ध परिणामों के साथ प्रस्तुत करते हैं। संख्या किसी भी पारंपरिक सरगर्मी तकनीक पर अल्ट्रासोनिक बायोडीजल मिश्रण की श्रेष्ठता साबित करती है।

फ़्लोचार्ट बेहतर प्रक्रिया दक्षता के लिए अल्ट्रासोनिक मिश्रण सहित बायोडीजल उत्पादन चरणों को दर्शाता है।

दक्षता और लागत तुलना: Ultrasonics बनाम मैकेनिकल सरगर्मी

घोलामी एट अल (2021) उनके तुलनात्मक अध्ययन में यांत्रिक सरगर्मी (यानी, ब्लेड मिक्सर, प्ररित करनेवाला, उच्च कतरनी मिक्सर) पर अल्ट्रासोनिक ट्रांसस्टेरिफिकेशन के फायदे मौजूद हैं।
निवेश लागत: अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर और रिएक्टर UIP16000 केवल 1.2m x 0.6m के पदचिह्न के साथ 192-384 t बायोडीजल / डी का उत्पादन कर सकते हैं। इसकी तुलना में, यांत्रिक सरगर्मी (एमएस) के लिए यांत्रिक स्ट्रिर्ंग प्रक्रिया में लंबी प्रतिक्रिया समय के कारण बहुत बड़े रिएक्टर की आवश्यकता होती है, जिससे रिएक्टर लागत में काफी वृद्धि होती है। (सीएफ. घोलामी एट अल., 2020)
प्रसंस्करण लागत: अल्ट्रासोनिक बायोडीजल उत्पादन के लिए प्रसंस्करण लागत सरगर्मी प्रक्रिया के लिए उन लोगों की तुलना में 7.7% कम है, मुख्य रूप से सोनीशन प्रक्रिया के लिए कम कुल निवेश के कारण। रसायनों (उत्प्रेरक, मेथनॉल / अल्कोहल) की लागत दोनों प्रक्रियाओं, सोनिकेशन और मैकेनिकल सरगर्मी में तीसरी सबसे बड़ी लागत चालक है। हालांकि, अल्ट्रासोनिक बायोडीजल रूपांतरण के लिए रासायनिक की लागत यांत्रिक सरगर्मी की तुलना में काफी कम है। रसायनों के लिए लागत अंश अंतिम बायोडीजल लागत का लगभग 5% है। मेथनॉल, सोडियम हाइड्रॉक्साइड और फॉस्फोरिक एसिड की कम खपत के कारण, अल्ट्रासोनिक बायोडीजल प्रक्रिया में रसायनों की लागत यांत्रिक सरगर्मी प्रक्रिया की तुलना में 2.2% कम है।
ऊर्जा लागत: अल्ट्रासोनिक मिश्रण रिएक्टर द्वारा खपत ऊर्जा यांत्रिक उत्तेजक द्वारा की तुलना में लगभग तीन गुना कम है। ऊर्जा की खपत में यह काफी कमी तीव्र सूक्ष्म मिश्रण और कम प्रतिक्रिया समय का एक उत्पाद है, जिसके परिणामस्वरूप अनगिनत गुहाओं का उत्पादन और पतन होता है, जो ध्वनिक/अल्ट्रासोनिक गुहिकायन (घोलामी एट अल। इसके अलावा, पारंपरिक उत्तेजक की तुलना में, अल्ट्रासोनिक मिश्रण प्रक्रिया के दौरान मेथनॉल वसूली और बायोडीजल शुद्धि चरणों के लिए ऊर्जा की खपत क्रमशः 26.5% और 1.3% कम हो जाती है। यह गिरावट अल्ट्रासोनिक ट्रांसस्टेरिफिकेशन प्रक्रिया में इन दो आसवन स्तंभों में प्रवेश करने वाले मेथनॉल की कम मात्रा के कारण है।
अपशिष्ट निपटान लागत: अल्ट्रासोनिक कैविटेशन तकनीक भी उल्लेखनीय रूप से अपशिष्ट निपटान की लागत को कम करती है। सोनीशन प्रक्रिया में यह लागत सरगर्मी प्रक्रिया में लगभग एक-पांचवां हिस्सा है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च रिएक्टर रूपांतरण और खपत शराब की कम मात्रा के कारण अपशिष्ट उत्पादन में उल्लेखनीय कमी आई है।
खर्च किए गए कॉफी के मैदान से तेलों के अल्ट्रासोनिक बायोडीजल रूपांतरण के बारे में और पढ़ें!
पर्यावरण-मित्रता: बहुत उच्च समग्र दक्षता के कारण, कम रासायनिक खपत, कम ऊर्जा आवश्यकताओं और कम अपशिष्ट, अल्ट्रासोनिक बायोडीजल उत्पादन पारंपरिक बायोडीजल विनिर्माण प्रक्रियाओं की तुलना में काफी अधिक पर्यावरण के अनुकूल है।

समाप्ति – Ultrasonics Biodiesel उत्पादन क्षमता में सुधार करता है

वैज्ञानिक मूल्यांकन बायोडीजल उत्पादन के लिए पारंपरिक यांत्रिक सरगर्मी पर अल्ट्रासोनिक मिश्रण के स्पष्ट फायदे दिखाता है। अल्ट्रासोनिक बायोडीजल प्रसंस्करण के फायदों में कुल पूंजी निवेश, कुल उत्पाद लागत, शुद्ध वर्तमान मूल्य और वापसी की आंतरिक दर शामिल है। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन प्रक्रिया में कुल निवेश की मात्रा लगभग 20.8% से कम पाई गई। अल्ट्रासोनिक रिएक्टरों का उपयोग करने से उत्पाद की लागत में 5.2% की कमी आई – वर्जिन कैनोला तेल का उपयोग करना। चूंकि सोनिकेशन खर्च किए गए तेलों (जैसे, प्रयुक्त खाना पकाने के तेलों) को संसाधित करने की अनुमति देता है, उत्पादन लागत को और कम किया जा सकता है। घोलामी एट अल (2021) इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि एक सकारात्मक शुद्ध वर्तमान मूल्य के कारण, अल्ट्रासोनिक कैविटेशन प्रक्रिया बायोडीजल उत्पादन के लिए मिश्रण प्रौद्योगिकी का बेहतर विकल्प है।
तकनीकी दृष्टिकोण से, अल्ट्रासोनिक कैविटेशन के सबसे महत्वपूर्ण प्रभाव महत्वपूर्ण प्रक्रिया दक्षता और प्रतिक्रिया समय में कमी को फैलाते हैं। कई वैक्यूम बुलबुले का गठन और पतन – ध्वनिक / अल्ट्रासोनिक कैविटेशन के रूप में जाना जाता है – अल्ट्रासोनिक कैविटेशन रिएक्टर में कुछ सेकंड के लिए हलचल टैंक रिएक्टर में कई घंटों से प्रतिक्रिया समय कम करें। यह छोटा निवास समय एक छोटे पदचिह्न के साथ प्रवाह-थ्रू रिएक्टर में बायोडीजल उत्पादन की अनुमति देता है। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन रिएक्टर ऊर्जा और भौतिक आवश्यकताओं पर लाभकारी प्रभाव भी दिखाता है, जिससे ऊर्जा की खपत लगभग एक तिहाई तक कम हो जाती है, जो कि एक हड़कंप-टैंक रिएक्टर और मेथनॉल और उत्प्रेरक खपत द्वारा खपत 25% तक कम हो जाती है।
आर्थिक परिप्रेक्ष्य से, अल्ट्रासोनिक कैविटेशन प्रक्रिया का कुल निवेश यांत्रिक सरगर्मी प्रक्रिया की तुलना में कम है, मुख्य रूप से रिएक्टर लागत और मेथनॉल आसवन कॉलम लागत में लगभग 50% और 11.6% की कमी के कारण। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन प्रक्रिया कैनोला तेल की खपत में 4% की कमी, कम कुल निवेश, 2.2% कम रसायनों की खपत, और 23.8% कम उपयोगिता आवश्यकताओं के कारण बायोडीजल उत्पादन लागत को भी कम करती है। यंत्रवत् हलचल प्रक्रिया के विपरीत, अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण अपने सकारात्मक शुद्ध वर्तमान मूल्य, कम पेबैक समय और वापसी की उच्च आंतरिक दर के कारण एक स्वीकार्य निवेश है। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन प्रक्रिया से जुड़े तकनीकी-आर्थिक लाभों के अलावा, यह यांत्रिक सरगर्मी प्रक्रिया की तुलना में अधिक पर्यावरण के अनुकूल है। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन के परिणामस्वरूप रिएक्टर में उच्च रूपांतरण और इस प्रक्रिया में शराब की खपत कम होने के कारण अपशिष्ट धाराओं में 80% की कमी आती है। (सीएफ. घोलामी एट अल., 2021)

अपनी पसंद के उत्प्रेरक का प्रयोग करें

बायोडीजल की अल्ट्रासोनिक ट्रांसस्टेरिफिकेशन प्रक्रिया क्षारीय या बुनियादी उत्प्रेरक दोनों का उपयोग करके कुशल साबित हुई है। उदाहरण के लिए, शिंदे और कालियागुइन (2019) ने विभिन्न उत्प्रेरकों, अर्थात् सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH), पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड (KOH), (CH₃ओएनए), टेट्रामेथिल अमोनियम हाइड्रॉक्साइड और चार गुआनिडिन (प्रोपाइल-2,3-डाइसाइक्लोहेक्सिल गुआनिडाइन (पीसीएचजी), 1,3-डाइसाइक्लोहेक्सिल 2 एन-ऑक्टाइल गुआनिडाइन (डीसीओजी), 1,1,3,3-टेट्रामेथिल गुआनिडाइन (टीएमजी), 1,3-डिपेनिल गुआनिडाइन (डीपीजी))। अल्ट्रासोनिक मिश्रण (35º पर) जैसा कि बायोडीजल उत्पादन के लिए बेहतर दिखाया गया है, उच्च पैदावार और रूपांतरण दर से यांत्रिक मिश्रण (65º पर) उत्कृष्ट है। अल्ट्रासाउंड क्षेत्र में बड़े पैमाने पर हस्तांतरण की दक्षता ने यांत्रिक सरगर्मी की तुलना में ट्रांसस्टेरिफिकेशन प्रतिक्रिया की दर को बढ़ाया। सोनिकेशन ने सभी परीक्षण किए गए उत्प्रेरकों के लिए यांत्रिक सरगर्मी से बेहतर प्रदर्शन किया। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन के साथ ट्रांसस्टेरिफिकेशन प्रतिक्रिया चलाना बायोडीजल उत्पादन के लिए एक ऊर्जा कुशल और औद्योगिक रूप से व्यवहार्य विकल्प है। व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले उत्प्रेरक KOH और NaOH के अलावा, दोनों गुआनिडाइन उत्प्रेरक, प्रोपाइल-2,3 डाइसाइक्लोहेक्सिलगुआनिडाइन (PCHG) और 1,3-डाइसाइक्लोहेक्सिल 2 n-octylguanidine (DCOG), दोनों को बायोडीजल रूपांतरण के लिए दिलचस्प altrnatives के रूप में दिखाया गया है।
मूताबादी एट अल (2010) ने विभिन्न क्षारीय धातु ऑक्साइड उत्प्रेरक जैसे सीएओ, बीएओ और एसआरओ का उपयोग करके ताड़ के तेल से अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त बायोडीजल संश्लेषण की जांच की। अल्ट्रासोनिक-असिस्टेड बायोडीजल संश्लेषण में उत्प्रेरक की गतिविधि की तुलना पारंपरिक चुंबकीय सरगर्मी प्रक्रिया से की गई थी, और यह पाया गया कि अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया ने 60 मिनट प्रतिक्रिया समय के भीतर बीएओ का उपयोग करके 95.2% उपज दिखाई, जो अन्यथा पारंपरिक सरगर्मी प्रक्रिया में 3-4 घंटे लेते हैं। इष्टतम परिस्थितियों में अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त ट्रांसस्टेरिफिकेशन के लिए, पारंपरिक सरगर्मी के साथ 2-4 घंटे की तुलना में 95% उपज प्राप्त करने के लिए 60 मिनट की आवश्यकता थी। इसके अलावा, 60 मिनट में अल्ट्रासाउंड के साथ प्राप्त पैदावार उत्प्रेरक के रूप में सीएओ का उपयोग करके 5.5% से बढ़कर 77.3%, उत्प्रेरक के रूप में एसआरओ का उपयोग करके 48.2% से 95.2% और उत्प्रेरक के रूप में बीएओ का उपयोग करके 67.3% से 95.2% हो गई।

उत्प्रेरक के रूप में विभिन्न गुआनिडिन (3% मोल) का उपयोग करके बायोडीजल उत्पादन। (ए) मैकेनिकल सरगर्मी बैचर: (मेथनॉल: कैनोला तेल) 4: 1, तापमान 65ºC; (बी) अल्ट्रासाउंड बैच रिएक्टर: अल्ट्रासोनिकेटर UP200St, (मेथनॉल: कैनोला तेल) 4: 1, 60% यूएस आयाम, तापमान 35ºC। अल्ट्रासाउंड संचालित मिश्रण यांत्रिक सरगर्मी से बेहतर प्रदर्शन करता है।
(अध्ययन और रेखांकन: शिंदे और कालियागुइन, 2019)

सुपीरियर बायोडीजल प्रसंस्करण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक रिएक्टर

Hielscher Ultrasonics उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर और बेहतर बायोडीजल उत्पादन के लिए रिएक्टर प्रदान करता है जिसके परिणामस्वरूप उच्च पैदावार, बेहतर गुणवत्ता, कम प्रसंस्करण समय और कम उत्पादन लागत होती है।

छोटे और मध्यम पैमाने के बायोडीजल रिएक्टर

9ton/hr (2900 gal/hr) तक के छोटे और मध्यम आकार के बायोडीजल उत्पादन के लिए, Hielscher आपको प्रदान करता है UIP500hdT (500 वाट), UIP1000hdT (1000 वाट), UIP1500hdT (1500 वाट)और UIP2000hdT (2000 वाट) अल्ट्रासोनिक उच्च कतरनी मिक्सर मॉडल। ये चार अल्ट्रासोनिक रिएक्टर बहुत कॉम्पैक्ट, एकीकृत या रेट्रो-फिट करने में आसान हैं। वे कठोर वातावरण में भारी शुल्क संचालन के लिए बनाए गए हैं। नीचे आपको उत्पादन दरों की एक श्रृंखला के लिए अनुशंसित रिएक्टर सेटअप मिलेंगे।

बहुत बड़े-थ्रूपुट औद्योगिक बायोडीजल रिएक्टर

औद्योगिक प्रसंस्करण बायोडीजल उत्पादन संयंत्रों के लिए Hielscher प्रदान करता है UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), UIP10000 (10किलोवॉट) और UIP16000hdT (16kW) अल्ट्रासोनिक homogenizers! ये अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर उच्च प्रवाह दर के निरंतर प्रसंस्करण के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। UIP4000hdT, UIP6000hdT और UIP10000 मानक समुद्री माल कंटेनरों में एकीकृत किया जा सकता है। वैकल्पिक रूप से, सभी चार प्रोसेसर मॉडल स्टेनलेस स्टील अलमारियाँ में उपलब्ध हैं। एक ईमानदार स्थापना के लिए न्यूनतम स्थान की आवश्यकता होती है। नीचे आपको विशिष्ट औद्योगिक प्रसंस्करण दरों के लिए अनुशंसित सेटअप मिलते हैं।