Az UCO-tól a biodízelig ultrahangos reaktorok segítségével

A használt étolaj (UCO) a fenntartható biodízelgyártás egyik legvonzóbb alapanyagává vált. Az UCO biodízellé vagy használt étolaj-metilészterré történő átalakítása segít csökkenteni a hulladék mennyiségét, csökkenti a nyersanyagköltségeket, és támogatja a körkörösebb üzemanyag-gazdaságot. A hatékony feldolgozási technológiát kereső biodízelgyártók számára a Hielscher ultrahangos biodízelreaktorai hatékony megoldást kínálnak az átészterezési és észterezési folyamatok intenzívebbé tételére.

A Hielscher ultrahangos biodízelreaktorokat széles körben használják az olcsó olajok és zsírok kiváló minőségű biodízellé történő átalakításának javítására. A mikroszkopikus szintű intenzív keveredés létrehozásával az ultrahangos kavitáció felgyorsítja a kémiai reakciókat, javítja az el nem keverhető fázisok közötti tömegátadást, és segít a gyártóknak a gyors, megbízható és méretezhető biodízelgyártásban.

UCOME – Biodízel hulladékolajokból

Az UCOME a használt főzőolaj-metilészter rövidítése. Ez egy biodízel üzemanyag, amelyet úgy állítanak elő, hogy a hulladék étolajat metanollal történő kémiai reakció során zsírsav-metilészterré alakítják. Mivel az UCO egy újrahasznosított alapanyag, az UCOME különösen vonzó mind gazdasági, mind környezetvédelmi szempontból.
A szűz növényi olajokkal összehasonlítva az UCO egyértelmű költségelőnyöket kínál, de a feldolgozással kapcsolatos kihívásokat is jelent. A használt étolaj gyakran tartalmaz:

• Szabad zsírsavak (FFA)
• Víz
• Élelmiszer-maradékok és szennyező anyagok
• Oxidációs termékek
• Változó összetétel a forrástól és a használati előzményektől függően

Ezek a tényezők különösen fontossá teszik a folyamat hatékonyságát és a reaktor teljesítményét. Az ultrahangos biodízelreaktorok itt jelentős előnyöket kínálnak.

 

 

Hogyan javítják az ultrahangos biodízelreaktorok az UCO-ból UCOME-vá történő átalakulást?

A hagyományos biodízelgyártás gyakran mechanikus keverésre és hőre támaszkodik, hogy az olaj, az alkohol és a katalizátor kapcsolatba kerüljön egymással. Mivel az olaj és a metanol nem keveredik jól, a hagyományos reaktorok lassú reakciósebességgel, nem teljes átalakulással, nagyobb vegyszerfogyasztással és hosszabb tartózkodási idővel járhatnak.
A Hielscher ultrahangos reaktorok nagy intenzitású ultrahangot használnak a folyadékban kavitáció létrehozására. A kavitáció mikroszkopikus keveredési zónákat hoz létre rendkívül nagy nyíróerőkkel. Ez a metanolt nagyon finom cseppekre bontja az olajfázisban, és sokkal nagyobb határfelületet hoz létre a reakcióhoz.

Az eredmény egy rendkívül intenzív biodízel-folyamat, amely jelentős előnyökkel jár:

• Gyorsabb átészterezés és észterezés
• Javított konverziós hatékonyság
• A metanol és a katalizátor jobb felhasználása
• Csökkent reakcióidő
• Folyamatos inline feldolgozási képesség
• Könnyű méretnövelés a kísérleti gyártástól az ipari termelésig

Magas FFA-tartalmú UCO-alapanyagok esetében az ultrahang különösen előnyös, mivel fokozza mind a savkatalizált észteresítési, mind a báziskatalizált átészteresítési lépéseket.

Az UCO-tól a biodízelig: Folyamat áttekintése

A használt étolaj biodízellé történő átalakítása általában több folyamatszakaszt foglal magában. A Hielscher ultrahangos biodízelreaktorok az alapanyag minőségétől függően egy- vagy kétlépcsős folyamatokba integrálhatók.

Egy tipikus UCO-ból biodízel előállítási folyamat a következőket tartalmazza:

• A használt étolaj gyűjtése és tárolása
• Szűrés a szilárd anyagok és élelmiszerrészecskék eltávolítására
• Szárítás vagy víztelenítés a nedvességtartalom csökkentése érdekében
• FFA-elemzés a szükséges reakcióútvonal meghatározásához
• A szabad zsírsavak észteresítése, ha az FFA magas
• Átészterezés metanollal metil-észterek képzése céljából
• Biodízel és glicerin szétválasztása
• A biodízel mosása vagy száraz tisztítása
• Végső polírozás az üzemanyag-minőségi előírások eléréséhez

Magas FFA-szintek jelenléte esetén gyakran alkalmaznak észterezési előkezelést a szabad zsírsavak észterré alakítására a fő átészterezési lépés előtt. Az ultrahangos feldolgozás mindkét fázist felgyorsíthatja, és javíthatja az üzem teljes termelékenységét. Olvasson többet az ultrahanggal támogatott kétlépcsős biodízel átalakításról!

Miért alkalmasak a Hielscher ultrahangos reaktorok az UCOME Biodízelhez?

A Hielscher ultrahangos reaktorokat ipari folyadékfeldolgozásra tervezték, és különösen hatékonyak a biodízel alkalmazásokban, ahol a folyadék-folyadék keverés szabályozza a reakció sebességét. Ahelyett, hogy csak a tömeges keveréstől függne, az ultrahang intenzív helyi energiát hoz létre pontosan ott, ahol szükség van rá.
Ez számos gyakorlati előnnyel jár a termelők számára.

• Az olaj és a metanol kiváló keverése
  A biodízelgyártás egyik fő korlátja az olaj és a metanol rossz keverhetősége. A Hielscher ultrahangos reaktorok nagyon finom emulziót hoznak létre, ami nagymértékben javítja a reagensek közötti kapcsolatot. A jobb érintkezés gyorsabb reakciókinetikát és nagyobb konverziót jelent.
• Nagy teljesítmény nehéz alapanyagok esetén
  Az UCO nem egységes nyersanyag. Víztartalma, FFA-szintje és szennyezettségi terhelése tételenként változhat. A Hielscher-reaktorok a reakciókörnyezet fokozásával segítenek kompenzálni ezeket a változásokat, így a folyamat robusztusabbá és alkalmazkodóképesebbé válik.
• Rövidebb tartózkodási idő
  Mivel az ultrahang felgyorsítja az észteresítést és az átészteresítést, a gyártók gyakran rövidebb idő alatt érik el a kívánt konverziót, mint a hagyományos kevert rendszerekben. Ez csökkentheti a reaktor térfogatigényét és növelheti az áteresztőképességet.
• Folyamatos inline működés
  A Hielscher ultrahangos biodízelreaktorok ideálisak a folyamatos feldolgozáshoz. Az inline reaktor konfigurációk támogatják az egyenletes állapotú termelést reprodukálható minőséggel, ami rendkívül értékes a kereskedelmi biodízel üzemek számára.
• Egyszerű skálázás
  A Hielscher-technológia nagy előnye a lineáris méretnövelés. A laboratóriumi vagy kísérleti kísérletekben megállapított folyamatparaméterek kiszámíthatóan átvihetők nagyobb termelési rendszerekre. Ez csökkenti a fejlesztési kockázatot és egyszerűsíti a bővítés tervezését.
• Ipari megbízhatóság
  A Hielscher-rendszereket igényes ipari feladatokra tervezték. A biodízelgyártók számára ez megbízható reaktorteljesítményt, reprodukálható eredményeket és az automatizált folyamatvonalakkal való kompatibilitást jelent.
• Biodízel előállítása az ASTM D6751 és az EN 14214 szabvány szerint
  A kereskedelmi biodízelgyártók gyakran az ASTM D6751 és az EN 14214 szabványok szerinti üzemanyag-minőségi előírásokat veszik célba. Ezek a szabványok olyan kritikus tulajdonságokat határoznak meg, mint az észtertartalom, viszkozitás, lobbanáspont, savérték, víztartalom, oxidációs stabilitás, szennyezőanyag-határértékek és glicerinszint.

 
Olvassa el, hogyan működik az ultrahanggal előállított biodízel a dízel belsőégésű motorokban!

A Hielscher ultrahangos biodízelreaktorokat biodízel-előállítási folyamatokban használják, amelyek célja az ASTM D6751 és az EN 14214 szabványoknak megfelelő üzemanyag-minőség elérése. A 2020-ban közzétett tanulmányukban Bastante-Saez és munkatársai kimutatták, hogy a Hielscher ultrahangos reaktorral kebabzsír hulladékból előállított biodízel magas zsírsav-metilészter (FAME) hozamot eredményezett. A FAME magasabb volt (97,42% m/m a csirkezsír és 96,98 a marha-lambazsír esetében), mint az EN 14214 európai rendeletben meghatározott minimális küszöbérték (azaz legalább 96,5% m/m).

 

 

Kisléptékű biodízel a mezőgazdasági üzemek és a hálózaton kívüli felhasználók számára

Egyes országokban vagy régiókban a biodízelre vonatkozó szabályozás korlátozott vagy nem érvényesül a kis magánfelhasználók esetében. A gazdálkodók és a berendezések tulajdonosai kisebb mennyiségű biodízelt állíthatnak elő használt étolajból a helyszínen történő felhasználásra traktorokban, generátorokban, fűtőberendezésekben vagy más dízelüzemű mezőgazdasági berendezésekben.
Ezekben az esetekben a cél gyakran a gyakorlati üzemanyag-helyettesítés, nem pedig a hitelesített kereskedelmi értékesítés. Az ultrahangos biodízelreaktorok azért is vonzóak lehetnek az ilyen decentralizált termeléshez, mert:

• Gyors reakcióidő
• Hatékony átalakítás kompakt berendezésekkel
• Jó alkalmasság változó hulladékolaj-alapanyagokhoz
• Csökkentett függőség a nagy keverőtartályoktól
• A moduláris feldolgozási beállítások lehetősége

Ugyanakkor fontos világosan kimondani, hogy a nem különleges biodízel nem minden motorhoz alkalmas, nem biztos, hogy megfelel a helyi jogi követelményeknek, és tárolási, anyagkompatibilitási, kibocsátási vagy motorgarancia-problémákat vethet fel. Ahol léteznek biodízel-szabványok, ott az üzemanyagot a szabályozott alkalmazásokban vagy közúti járművekben való felhasználás előtt ennek megfelelően kell tesztelni és előállítani.

 

 

Az ultrahangos biodízel-előállítás gazdasági előnyei UCO-ból

Az alapanyagköltség az egyik legnagyobb változó a biodízel gazdaságosságában. Mivel a használt étolaj általában olcsóbb, mint a finomított növényi olajok, jelentős költségmegtakarítási lehetőséget kínál. Ezek a megtakarítások azonban elveszhetnek, ha a folyamat lassú, kémiailag nem hatékony, vagy nem képes kezelni az alapanyag változékonyságát.
A Hielscher ultrahangos biodízelreaktorok a reakció hatékonyságának és az üzem termelékenységének javításával segítenek megóvni a nyereségességet. A potenciális gazdasági előnyök közé tartoznak:

• Az alacsony költségű UCO alapanyagok jobb hasznosítása
• Megnövelt áteresztőképesség
• Csökkent reakcióidő
• Alacsonyabb keveréshez kapcsolódó energiaigény a nem hatékony ömlesztett keverési forgatókönyvekhez képest
• Javított folyamat konzisztencia
• Könnyebb integráció a folyamatos gyártósorokba

A hulladékolajból származó biodízel előállításának méretnövelésére törekvő gyártók számára az alapanyag rugalmasságának és a folyamat intenzifikálásának ez a kombinációja rendkívül értékes lehet.

Konvertálja az UCO-t UCOME biodízelré hatékonyan a Hielscher ultrahangos reaktorokkal!

A használt étolaj UCOME-vá történő átalakítása okos módja annak, hogy hulladékból megújuló üzemanyagot állítsunk elő, miközben javítjuk a fenntarthatóságot és csökkentjük az alapanyagköltségeket. Mivel az UCO-t gyakran nehezebb feldolgozni, mint a szűz olajokat, a reaktortechnológia döntő szerepet játszik a hatékony és megbízható biodízelgyártás elérésében.
A Hielscher ultrahangos biodízelreaktorok a kavitáció által vezérelt keverés és tömegátadás révén fokozzák az olaj és a metanol közötti reakciót. Ez lehetővé teszi a gyorsabb észteresítést és átészteresítést, a változó UCO alapanyagok jobb kezelését és a biodízel méretezhető inline gyártását.
A kereskedelmi gyártók a Hielscher ultrahangos rendszereit az ASTM D6751 és az EN 14214 szabványnak megfelelő üzemanyag előállítására tervezett biodízel-folyamatokban használják. A biodízel-előírásokkal nem rendelkező országok gazdálkodói és kisfelhasználói számára az ultrahangos reaktorok a helyi berendezések használatára szánt kisebb biodízel-mennyiségek kompakt előállítását is támogathatják, miközben elismerik, hogy a nem-specifikus üzemanyagot óvatosan és a helyi követelményeknek és a motorok kompatibilitásának megfelelően kell használni.
Ha az Ön célja a hatékony UCO-ból UCOME-ba történő előállítás, a Hielscher ultrahangos biodízelreaktorok nagy teljesítményű és méretezhető technológiai platformot kínálnak a modern biodízel-feldolgozáshoz.

Az alábbi táblázat a Hielscher ultrahangos biodízelreaktorok hozzávetőleges feldolgozási kapacitását mutatja be:

Áramlási sebesség	Hatalom
20 – 100L / óra	1kW
80 – 400L / óra	4x1kW
0.3 – 1,5 m³/óra	4x4kW
2 – 10m³/óra	6x16kW
20 – 100m³/óra	62x16kW

Miért erős választás a Hielscher a biodízelgyártók számára?

A Hielscher elismert a valós technológiai alkalmazásokhoz tervezett ipari ultrahang-technológiáról. A biodízelgyártásban a Hielscher ultrahangos reaktorok gyakorlatias utat biztosítanak az UCO konverzió fokozására, a metanol-olaj keverés javítására, valamint a hulladékolajokból és zsírokból származó biodízel hatékony előállításának támogatására.

A Hielschert választó gyártók a következők miatt döntenek a Hielscher mellett:

• Bizonyított ultrahangos szakértelem
• Inline reaktorkonstrukciók folyamatos biodízel-feldolgozáshoz
• Alkalmasság észterezéshez és átészterezéshez
• Erős méretnövelési útvonal a laboratóriumtól a gyártásig
• Robusztus berendezések ipari környezetbe
• A kihívást jelentő alapanyagok, például a használt étolaj hatékony feldolgozása

Tervezés, gyártás és tanácsadás – Németországban gyártott minőség

A Hielscher ultrahangos készülékek jól ismertek a legmagasabb minőségi és tervezési szabványokról. A robusztusság és a könnyű kezelhetőség lehetővé teszi ultrahangos készülékeink zökkenőmentes integrálását ipari létesítményekbe. A durva körülmények és az igényes környezetek könnyen kezelhetők Hielscher ultrasonicators.

Hielscher Ultrasonics egy ISO tanúsítvánnyal rendelkező cég, és különös hangsúlyt fektet a nagy teljesítményű ultrasonicatorokra, amelyek a legmodernebb technológiát és felhasználóbarátságot mutatják. Természetesen a Hielscher ultrasonicators CE-kompatibilis és megfelel az UL, CSA és RoHs követelményeinek.

---

---

Irodalom / Hivatkozások

• J. Sáez-Bastante, M. Carmona-Cabello, S. Pinzi, M.P. Dorado (2020): Recycling of kebab restoration grease for bioenergy production through acoustic cavitation. Renewable Energy, Volume 155, 2020. 1147-1155.
• M. Maghami, S.M. Sadrameli, B. Ghobadian (2015): Production of biodiesel from fishmeal plant waste oil using ultrasonic and conventional methods. Applied Thermal Engineering, Volume 75,
  2015. 575-579.
• Veera Gnaneswar Gude, Georgene Elizabeth Grant (2013): Biodiesel from waste cooking oils via direct sonication. Applied Energy, Volume 109, 2013. 135-144.
• Medeiros, Eliane; Vieira, Bruno; Pereira, Cláudio; Nadaleti, Willian; Quadro, Maurizio; Andreazza, Robson (2019): Production of biodiesel using oil obtained from fish processing residue by conventional methods assisted by ultrasonic waves: Heating and stirring. Renewable Energy 2019.
• Abdullah, C. S. ; Baluch, N.; Mohtar S. (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi (Sciences ; Engineering) 77:5; 2015. 155-161.
• Ali Gholami, Fathollah Pourfayaz, Akbar Maleki (2021): Techno-economic assessment of biodiesel production from canola oil through ultrasonic cavitation. Energy Reports, Volume 7, 2021. 266-277.
• Darwin, Sebayan; Agustian, Egi; Praptijanto, Achmad (2010): Transesterification Of Biodiesel From Waste Cooking Oil Using Ultrasonic Technique. International Conference on Environment 2010 (ICENV 2010).

Gyakran Ismételt Kérdések

Használható-e biodízel mezőgazdasági gépekhez?

Igen. A kompressziós gyújtású dízelmotorral felszerelt mezőgazdasági berendezések általában használhatnak biodízel-keverékeket, és sok gyártó jóváhagyja az olyan keverékeket, mint a B5 vagy B20; a magasabb keverékek az adott motortól, az üzemanyagrendszer anyagaitól és az OEM útmutatásaitól függnek.

Milyen motorok működhetnek biodízellel?

A biodízelt dízelmotorokba, különösen a járművekben, generátorokban és mezőgazdasági gépekben használt kompressziós gyújtású motorokba szánják. A gyakorlatban lényegében minden dízelmotor működhet alacsony biodízel-keverékekkel, míg a magasabb keverékek vagy a tiszta biodízel (B100) használata a motor kompatibilitását és a gyártó jóváhagyását igényli.

Mi az amerikai ASTM D6751 szabvány?

Az ASTM D6751 az amerikai specifikáció a biodízel üzemanyagkeverékre, a B100-ra, amelyet középdesztillát üzemanyagokkal való keveréshez használnak. Meghatározza az üzemanyag előírt tulajdonságait, és az S15 és S500 osztályokra vonatkozik, amelyek 15 ppm és 500 ppm maximális kéntartalomnak felelnek meg.

Mi az UCOME Biodízel?

Az UCOME használt étolaj-metilésztert jelent. Ez egy zsírsav-metilészter biodízel, amelyet hulladék étolaj metilészterekké történő átalakításával állítanak elő, általában dízelhelyettesítőként vagy keverékkomponensként történő felhasználásra.

Alkalmas-e az UCOME a bio-tengeri fűtőolaj keverékkomponenseként?

Igen. Az UCOME-t már kereskedelmi forgalomban is használják tengeri bioüzemanyag-készítményekben, például nagyon alacsony kéntartalmú fűtőolajjal (VLSFO) keverve. Alkalmassága az üzemanyag minőségétől, stabilitásától, kompatibilitásától, valamint a vonatkozó tengeri üzemanyag specifikációknak és kezelési követelményeknek való megfelelésétől függ.