Biodízel keresztül ultrahangosan továbbfejlesztett (Trans-) észterezés

Biodízel szintetizált keresztül transzészter felhasználásával bázis-katalizátor. Ha azonban a nyersanyagot, például a magas szabad zsírsavtartalmú, alacsony minőségű hulladéknövényt használják, az észterezés kémiai előkezelési lépésére van szükség savaskatatinst használatával. Hozzákeverésével és a sonochemical és sonomechanical hatások hozzájárulnak mind a reakció típusok és növeli a hatékonyságát biodízel átalakítás drámaian. Ultrahangos biodízel termelés jelentősen gyorsabb, mint a hagyományos biodízel szintézis, eredményez magasabb biodízel hozam és a minőség és megmenti reagensek, mint a metanol és a katalizátor.

Biodízel átalakítás power ultrahanggal

A biodízelhez a zsírsav-észtereket növényi olajok és állati zsírok (pl. faggyú) transzészteresítése során állítják elő. A transzészterifikációs reakció során a glicerinkomponenst egy másik alkohol, például metanol váltja fel. A magas szabad zsírsavakat tartalmazó alapanyagok, pl. növényi hulladékolajok (WVO) a szappanképződés elkerülése érdekében a sav-észterezés előkezelését igénylik. Ez a savas katalízis folyamat egy nagyon lassú reakció, ha hagyományos tétel módszerként végzik. A lassú észterezési folyamat felgyorsításának megoldása a teljesítmény ultrahang alkalmazása. Szonikálás jelentős javulást ér el a reakció sebessége, átalakítás és biodízel hozam, mint a sonochemical hatásai nagy teljesítményű ultrahang elősegíti és fokozza a savas katalízis. Ultrahangos kavitáció biztosítja a szonomechanikus erők, azaz a magas nyíró keverés, valamint a sonochemical energia. Ezek mindkét típusú ultrahangos hatás (szonomechanikus és sonochemical) viszont a sav-katalizáló észterezés egy gyors reakció igénylő kevesebb katalizátor.

Információkérés




Jegyezzük fel Adatvédelmi irányelvek.


3x UIP1000hdT ultrasonicators for highly efficient biodiesel transesterification

Ultrahangos keverés javítja a biodízel konverziós arány, növeli a hozamot, és megmenti a felesleges metanol és katalizátor. A képen a telepítés 3x UIP1000hdT (minden 1kW ultrahang teljesítmény) a inline feldolgozás.

Ultrasonic transesterification improves biodiesel conversion.

A trigliceridek biodízelbe (FAME) történő áteresztődése szonikálással gyorsított reakciót és lényegesen nagyobb hatékonyságot eredményez.

Hogyan működik ultrahangos biodízel konverziós munka?

Hozzákeverésével különböző fázisok között a transzészterifikáció (más néven alkoholosodás ) és észterezés alapja a javítása keverés, valamint a megnövekedett hő-és tömeg transzfer. Ultrahangos keverés alapja az elv akusztikus kavitáció, amely eredményeként berobbanó vákuum buborékok a folyadékban. Az akusztikus kavitációt nagy nyíróerők és turbulenciák, valamint nagyon magas nyomás- és hőmérsékletkülönbségek jellemzik. Ezek az erők elősegítik az átészterezés / észterezés kémiai reakcióját, és fokozzák a tömeg- és hőátadást, ezáltal jelentősen javítva a biodízel átalakítás reakcióját.
Az ultrahangos alkalmazása a biodízel átalakítás során tudományosan és iparilag bizonyítottan javítja a folyamat hatékonyságát. A folyamathatékonyság javulása a csökkentett energiafogyasztásnak és működési költségeknek, valamint az alkoholfogyasztás (azaz a metanol) csökkenésének, a katalizátor nélküli és jelentősen rövidített reakcióidőnek tudható be. A fűtés energiaköltsége megszűnik, mivel nincs szükség külső fűtésre. Ezenkívül a biodízel és a glicerin fázisszétválasztása egyszerűbb, rövidebb fázisszétválasztási idővel. Az ultrahang kereskedelmi célú felhasználásának fontos tényezője a biodízelgyártásban az egyszerű méretezés bármilyen térfogatra, a megbízható és biztonságos működés, valamint az ultrahangos berendezések robusztussága és megbízhatósága (ipari szabvány, amely képes folyamatosan 24/7/365 teljes terhelés mellett futni).

Hielscher ultrasonic reactor for biodiesel transesterification with superior process efficiency

Ultrahangos ipari rendszer áramláscellával a inline biodízel észterezéshez és transzészterizációhoz.

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

Ultrahangos észterezés és transzészterifikáció futtatható kötegelt vagy folyamatos inline folyamat. A diagram a biodízel (FAME) transzészterfikálás ultrahangos inline folyamatát mutatja.


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

Ultrahangos észterezés és transzészterifikáció futtatható kötegelt vagy folyamatos inline folyamat. Ez a diagram a biodízel átalakítás ultrahangos kötegelt folyamatát mutatja.

Információkérés




Jegyezzük fel Adatvédelmi irányelvek.


Ultrahangosan támogatott két lépésben biodízel átalakítás alkalmazása sav- és alap-katalizt reakció lépések

A magas FFA-tartalmú alapanyagokra a biodízelgyártást savként vagy báziskatalázs reakcióként, kétfázisú eljárás során végzik. Ultrahang hozzájárul két mindkét típusú reakciók, a sav-katalázott észterezés, valamint az alap-katalizt transzészter:

Sav-katalázott észterezés ultrahanggal

Az alapanyagban lévő szabad zsírsavak feleslegének kezeléséhez az észterezés folyamatára van szükség. Kénsav általánosan használt savas katalizátor.

  • Készítsünk alapanyagot szennyező anyagokból és vízből szűrjük és finomítjuk.
  • Oldjuk fel a katalizátort, nevezetesen a kénsavat metanolban. A katalizátor/ metanol és az alapanyag takarmányáramát hőcserélőn és statikus keverőn keresztül, hogy nyers előkeveréket kapjon.
  • A katalizátor és az alapanyag előkeveréke közvetlenül az ultrahangos reakciókamrába kerül, ahol az ultrafinom keverés és a sonochemistry hatályba lép, és a szabad zsírsavakat biodízellá alakítják át.
  • Végül, víztelenítés a terméket, és táplálja azt két második szakaszban - az ultrahangos transzészterifikáció. A savas nedves metanol hasznosítás, szárítás és semlegesítés után készen áll az újrahasználatra.
  • A nagyon magas FFA tartalmazó alapanyagok, a recirkulációs beállítás talán szükséges, hogy csökkentse az FFA ésszerű szintre, mielőtt az átészterezési lépés.

Észterezési reakció savas katalizátorral:
FFA + Alkohol → Észter + Víz

Alapkatalizált transzészterezés ultrahanggal

Az alapanyagot, amely jelenleg csak kis mennyiségű nemzetközi pénzügyi keretet tartalmaz, közvetlenül az átészterezési szakaszba lehet táplálni. Leggyakrabban nátrium-hidroxidot vagy kálium-hidroxidot (NaOH, KOH) használnak alap katalizátorként.

  • Oldjuk fel a katalizátort, nevezetesen a kálium-hidroxidot metanolban, és tápláljuk a katalizátor/ metanol és az előkevesített alapanyagok áramát egy statikus keverőn keresztül, hogy nyers előkeveréket kapjunk.
  • Táplálja az előkeveréket közvetlenül az ultrahangos reakciókamrába a kavitációs nagy nyíró keveréshez és a sonokémiai kezeléshez. Ennek a reakciónak a termékei az alkil-észterek (azaz a biodízel) és a glicerin. A glicerin szétválasztható ülepítéssel vagy centrifugálással.
  • Az ultrahangos gyártású biodízel kiváló minőségű, és gyors, energiatakarékos és költséghatékony metanol és katalizátor megtakarítással.

Transzészterifikációs reakció bázis katalizátorral:
Olaj / Zsír + → Biodízel + Glicerin

Metanol használata & Metanol hasznosítás

A metanol kulcsfontosságú összetevő a biodízelgyártás során. Az ultrahangos meghajtású biodízel átalakítás lehetővé teszi a metanol jelentősen csökkentett használatát. Ha most arra gondolsz, hogy "nem érdekel a metanol használata, mivel egyébként is visszanyerem", akkor gondold át és gondold át a túlzott magas energiaköltséget, amely a párolgási lépésre vonatkozik (pl. desztillációs oszlop használatával), amely szükséges a metanol szétválasztásához és újrahasznosításához.
A metanolt általában azután távolítják el, hogy a biodízelt és a glicerint két rétegre különítjük, megakadályozva a reakció megfordulása. A metanolt ezután megtisztítják és újrahasznosítják a folyamat kezdetig. Biodízel előállítása ultrahangos hajtású észterezéssel és transzészterifikációval, képes drasztikusan csökkenteni a metanol használatát, ezáltal csökkentve a metanol visszanyerés túlzott magas energiafelhasználását. A Hielscher ultrahangos reaktorok használata akár 50%-kal csökkenti a szükséges mennyiségű felesleges metanolt. Az 1:4 vagy 1:4.5 közötti moláris arány (olaj: metanol) elegendő a legtöbb alapanyaghoz, ha Hielscher ultrahangos keverést használ.

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

Ultrahangos észterezés egy előtag lépés, amely csökkentette az alacsony minőségű alapanyag magas FFAs észterek. Az ultrahangos transzészterifikáció második lépésében a trigliceridek biodízellá (FAME) alakulnak át.

Információkérés




Jegyezzük fel Adatvédelmi irányelvek.


Ultrahangos fokozott biodízel konverziós hatékonyság – Tudományosan bizonyított

Számos kutatócsoport vizsgálta a biodízel ultrahangos transzészterifikációjának mechanizmusát és hatásait. Például, a kutatócsoport a Sebayan Darwin bizonyította, hogy ultrahangos kavitáció növelte a kémiai aktivitás és a reakció aránya, ami jelentősen megnövekedett észter kialakulását. Az ultrahangos technika 5 percre csökkentette a transzészterifikációs reakcióidőt – a mechanikus keverési feldolgozásra vonatkozó 2 órához képest. A triglicerid (TG) átalakítása FAME-re hozzákeverésével 95,6929%wt-t kapott 6:1-es metanol-olaj moláris aránnyal és 1%wt nátrium-hidroxiddal katalizátorként. (vö. Darwin és mtsai. 2010)

Gholami és mtsai. (2021) kimutatták az ultrahangosan támogatott biodízel transzészterifikáció kiemelkedő hatékonyságát a mechanikus keveréshez képest. A kutatócsoport ezért összehasonlított két biodízel üzemet a hagyományos mechanikus keverés és ultrahangos kavitáció alapján, amelyeket aspen HYSYS V8.4-es eljárással terveztek. A két folyamat összehasonlításához felhasználták az összes beruházást, a termékek költségeit, a nettó jelenértéket és a belső megtérülési rátát – ultrahangos és mechanikus strirrer – egymással. Az ultrahangos kavitációs folyamatba történő teljes beruházás körülbelül 20,8% -kal alacsonyabb volt, mint a mechanikus keverési folyamaté. A hagyományos eljáráshoz képest az ultrahangos reaktorok használata a termékek költségeit is 5,2% -kal csökkentette. A pozitív nettó jelenértéknek és a 18,3% -os belső megtérülési aránynak köszönhetően az ultrahangos kavitációs folyamat jobb választás volt. Ezenkívül az ultrahangos kavitáció mind az elfogyasztott energia, mind a hulladéktermelés jelentős csökkenését eredményezte. A teljes energiafogyasztás 6,9%-kal csökkent, amikor ultrahangos kavitációt alkalmaztak. Az ultrahanggal segített eljárás során keletkező hulladék mennyisége a mechanikus keverési folyamat ötöde volt.

Közepes méretű és nagyméretű ultrahangos biodízel feldolgozáshoz

Hielscher Ultrasonics’ ellátja a kis-közepes méretű, valamint a nagy léptékű ipari ultrahangos processzorok a hatékony termelés biodízel bármilyen mennyiségben. Kínál ultrahangos rendszer bármilyen skálán, Hielscher kínál az ideális megoldás mind a kistermelők és a nagyvállalatok. Ultrahangos biodízel átalakítás lehet működtetni tételként vagy folyamatos inline folyamat. A telepítés és a működés egyszerű, biztonságos, és megbízhatóan magas teljesítményt nyújt kiváló biodízel minőségben.
Az alábbiakban megtalálja az ajánlott reaktor beállításokat egy sor termelési árak.

ton / hr
gal / hr
1x UIP500hdT
00,25-0,5
80 és 160
1x UIP1000hdT
00,5-1,0
160-320
1x UIP1500hdT
00,75-1,5
240-480
2x UIP1000hdT
1,0 és 2,0 közötti
320-640
2x UIP1500hdT
1,5 és 3,0
480-960
4x UIP1500hdT
3,0-6,0
960-1920
6x UIP1500hdT
4,5-9,0
1440-2880

Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezz minket!

Kérjen bővebb információt

Kérjük, használja az alábbi űrlapot, hogy kérjen további információkat ultrahangos processzorok, alkalmazások és az ár. Örömmel megvitatjuk önnel a folyamatot, és olyan ultrahangos rendszert kínálunk Önnek, amely megfelel az Ön igényeinek!









Kérjük, vegye figyelembe Adatvédelmi irányelvek.


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

Hielscher Ultrasonics gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok keverésalkalmazások, diszperziós, emulgeálás és extrakciós laboratóriumi, kísérleti és ipari méretű.



Irodalom / Referenciák


Tudni érdemes

biodízel termelés

A biodízel akkor keletkezik, amikor a trigycerideket szabad zsíros metil-észterré (FAME) alakítják át egy transzészterifikáció néven ismert kémiai reakción keresztül. A transzészterifikáció során a növényi olajokban vagy állati zsírokban lévő trigylceridek katalizátor (pl. kálium-hidroxid vagy nátrium-hidroxid) jelenlétében reagálnak elsődleges alkohollal (pl. metanol). Ebben a reakcióban az alkil-észterek növényi olaj vagy állati zsír alapanyagából alakulnak ki. A trigliceridek gliceridek, amelyekben a glicerin hosszú láncú savakkal, úgynevezett zsírsavakkal van észteres. Ezek a zsírsavak bőségesen jelen vannak a növényi olaj és az állati zsírok. Mivel a biodízel különböző alapanyagokból, például szűz növényi olajból, növényi olajhulladékból, használt sütőolajból, állati zsírból, például faggyúból és zsírból előállítható, a szabad zsírsavak (FFA-k) mennyisége erősen változhat. A trigliceridek szabad zsírsavak százalékos aránya döntő tényező, amely drasztikusan befolyásolja a biodízeltermelési folyamatot és az ebből eredő biodízel minőségét. A nagy mennyiségű szabad zsírsavak zavarhatják az átalakítási folyamatot, és ronthatják a végső biodízel minőségét. A fő probléma az, hogy a szabad zsírsavak (FFA-k) lúgos katalizátorokkal reagálnak, ami szappanképződést eredményez. A szappanképződés ezt követően glicerin szeparációs problémákat okoz. Ezért a nagy mennyiségű FFA-t tartalmazó alapanyagok többnyire előkészülést (úgynevezett észterezési reakciót) igényelnek, amelynek során a nemzeti és pénzügyi keretek észterekké alakulnak át. Hozzákeverésével elősegíti mind a reakciók, transzészterifikáció és és észterezés.

Az észterezés kémiai reakciója

Az észterezés a szerves sav (RCOOH) és az alkohol (ROH) kombinálása, amely észtert (RCOOR) és vizet képez.

Metanol használata savas észterezésben

Ha a savas észterezést az alapanyagban az FFA-k csökkentésére használják, az azonnali energiaszükséglet viszonylag alacsony. Az észterezési reakció során azonban víz jön létre – nedves, savas metanol létrehozása, amelyet semlegesíteni, szárítani és visszanyerni kell. Ez a metanol helyreállítási folyamat drága.
Ha az alapanyagok indítása 20–40 %-kal vagy még magasabb arányban van meghozva, több lépésre lehet szükség annak érdekében, hogy azok elfogadható szintre csökkenjen. Ez azt jelenti, hogy még savasabb, nedves metanol jön létre. A savas metanol semlegesítése után a szárítás többlépcsős desztillációt igényel jelentős reflux sebességgel, ami nagyon magas energiafelhasználást eredményez.


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 Ultrahang gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok Labor nak nek ipari méretben.