Բիոդիզելը `ուլտրաձայնային բարելավված (տրանս-) էստերացման միջոցով

Բիոդիզելը սինթեզվում է տրանսեստերիֆիկացման միջոցով `հիմք-կատալիզատորի միջոցով: Այնուամենայնիվ, եթե օգտագործվում է հումք, ինչպիսին է ցածրորակ թափոնների բանջարեղենը `բարձր ազատ ճարպաթթու պարունակությամբ, պահանջվում է թթու-կատաթլիստի օգտագործմամբ էսթերացման նախաքիմիական քիմիական փուլ: Ուլտրաձայնացումը և դրա սոնաքիմիական և սոմեխանիկական էֆեկտները նպաստում են ինչպես ռեակցիայի տեսակներին, այնպես էլ կտրուկ բարձրացնում են բիոդիզելի փոխարկման արդյունավետությունը: Ուլտրաձայնային բիոդիզելի արտադրությունը զգալիորեն ավելի արագ է, քան սովորական բիոդիզելի սինթեզը, ինչը հանգեցնում է բիոդիզելի ավելի բարձր բերքատվության և որակի և խնայում է ռեագենտներ, ինչպիսիք են մեթանոլը և կատալիզատորը:

Բիոդիզելի փոխարկում `օգտագործելով ուժային ուլտրաձայնային

Բիոդիզելի համար ճարպաթթուների էսթերները արտադրվում են բուսական յուղերի, ինչպես նաև կենդանական ճարպերի (օրինակ ՝ ծանծաղուտ) փոխներարկումով: Տրանսերսերացման ռեակցիայի ընթացքում գլիցերինի բաղադրիչը փոխարինվում է մեկ այլ ալկոհոլով, ինչպիսին է մեթանոլը: Ազատ ճարպաթթուների բարձր պարունակությամբ թարմացվող պաշարները, օրինակ `թափոնների բուսական յուղերը (WVO), պահանջում են թթվային էսթերացման նախնական բուժում` օճառի ձևավորումից խուսափելու համար: Այս թթվի կատալիզացման գործընթացը շատ դանդաղ արձագանք է, երբ այն իրականացվում է որպես սովորական խմբաքանակի մեթոդ: Դանդաղ էսթերացման գործընթացը արագացնելու լուծումը ուժային ուլտրաձայնի կիրառումն է: Sonication- ը հասնում է ռեակցիայի արագության, փոխակերպման և բիոդիզելի բերքի զգալի բարելավմանը, քանի որ բարձր էներգիայի ուլտրաձայնի սոնաքիմիական ազդեցությունը նպաստում և ուժեղացնում է թթվային կատալիզը: Ուլտրաձայնային խոռոչը ապահովում է սոնոմեխանիկական ուժեր, այսինքն `բարձր կտրվածքի խառնուրդ, ինչպես նաև սոնաքիմիական էներգիա: Ուլտրաձայնային ազդեցության այս երկու տեսակներն էլ (սոնոմեխանիկական և սոնաքիմիական) թթու-կատալիզացված էսթերիֆիկացիան վերածում են արագ ռեակցիայի ՝ ավելի քիչ կատալիզատոր պահանջող:

Տեղեկատվության պահանջ





3x UIP1000hdT ultrasonicators for highly efficient biodiesel transesterification

Ուլտրաձայնային խառնուրդը բարելավում է բիոդիզելի փոխարկման մակարդակը, մեծացնում է բերքը և խնայում ավելցուկային մեթանոլն ու կատալիզատորը: Նկարը ցույց է տալիս 3x- ի տեղադրումը UIP1000hdT (յուրաքանչյուր 1 կՎտ ուլտրաձայնային հզորություն) `ցանցային մշակման համար:

Ultrasonic transesterification improves biodiesel conversion.

Տրիկլիցերիդների տրանսստերիֆիկացումը բիոդիզելի (FAME) մեջ, օգտագործելով ձայնազերծում, հանգեցնում է արագացված արձագանքի և զգալիորեն ավելի բարձր արդյունավետության:

Ինչպե՞ս է գործում ուլտրաձայնային բիոդիզելի փոխարկումը:

Ուլտրաձայնացումը տրանսեստերիֆիկացման տարբեր փուլերի (որը երբեմն անվանում են ալկոհոլիզի) և էսթերացման մեջ հիմնված է խառնուրդի ուժեղացման, ինչպես նաև ջերմության և զանգվածի ավելացված փոխանցման վրա: Ուլտրաձայնային խառնուրդը հիմնված է ակուստիկ խոռոչի սկզբունքի վրա, որը տեղի է ունենում հեղուկում վակուումային փուչիկների կուտակման արդյունքում: Ակուստիկ խոռոչը բնութագրվում է բարձր կտրող ուժերով և տուրբուլենտություններով, ինչպես նաև շատ բարձր ճնշման և ջերմաստիճանի դիֆերենցիալներով: Այս ուժերը նպաստում են փոխներկայացման / էսթերացման քիմիական արձագանքմանը և ուժեղացնում են զանգվածի և ջերմության փոխանցումը, դրանով իսկ էապես բարելավելով բիոդիզելի փոխարկման արձագանքը:
Բիոդիզելի փոխարկման ժամանակ ուլտրաձայնային կիրառումը գիտականորեն և արդյունաբերականորեն ապացուցված է, որ բարելավում է գործընթացի արդյունավետությունը: Գործընթացների արդյունավետության բարելավումը կարող է վերագրվել էներգիայի սպառման և գործառնական ծախսերի նվազեցմանը, ինչպես նաև ալկոհոլի (այսինքն ՝ մեթանոլի), ավելի քիչ կատալիզատորի և ռեակցիայի ժամանակի զգալիորեն կրճատմանը: Heatingեռուցման էներգիայի գինը վերացվում է, քանի որ արտաքին ջեռուցման պահանջ չկա: Բացի այդ, բիոդիզելի և գլիցերինի միջև փուլային տարանջատումն ավելի պարզ է `ավելի կարճ փուլային տարանջատման ժամանակով: Բիոդիզելի արտադրության մեջ ուլտրաձայնի առևտրային օգտագործման համար կարևոր գործոն է ցանկացած մասշտաբի պարզ սանդղակը, հուսալի և անվտանգ աշխատանքը, ինչպես նաև ուլտրաձայնային սարքավորումների կայունությունն ու հուսալիությունը (արդյունաբերական ստանդարտ, անընդհատ աշխատող 24/7 365 լրիվ բեռի տակ):

Hielscher ultrasonic reactor for biodiesel transesterification with superior process efficiency

Ուլտրաձայնային արդյունաբերական համակարգ `հոսքային բջիջով, բիոդիզելի անալիզացված էսթերֆիկացման և տրանսսերվացման համար:

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

Ուլտրաձայնային էսթերիֆիկացումը և տրանսերսերիֆիկացումը կարող են իրականացվել որպես խմբաքանակ կամ շարունակական inline գործընթաց: Գծապատկերը ցույց է տալիս բիոդիզելի (FAME) տրանսէստերֆեկցիայի ուլտրաձայնային ներքին գործընթացը:


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

Ուլտրաձայնային էսթերիֆիկացումը և տրանսերսերիֆիկացումը կարող են իրականացվել որպես խմբաքանակ կամ շարունակական inline գործընթաց: Այս աղյուսակը ցույց է տալիս բիոդիզելի փոխարկման ուլտրաձայնային խմբաքանակի գործընթացը:

Տեղեկատվության պահանջ





Ուլտրաձայնային օժանդակությամբ բիոդիզելի երկքայլ փոխակերպում `կիրառելով թթու և հիմք կատալիզացված ռեակցիայի քայլեր

FFA- ի բարձր պարունակությամբ առաջնային պաշարների համար բիոդիզելի արտադրությունն իրականացվում է որպես թթու կամ բազային կատալիզացված ռեակցիա `երկու փուլով: Ուլտրաձայնային հետազոտությունը նպաստում է և՛ երկու տիպի ռեակցիաների ՝ թթվային կատալիզացված էսթերիֆիկացման, և՛ բազային կատալիզացված տրանսստերացման:

Թթվային կատալիզացված էսթերացում `ուլտրաձայնային հետազոտության միջոցով

Անասնաբուծության մեջ ազատ ճարպաթթուների ավելցուկը բուժելու համար անհրաժեշտ է էսթերացման գործընթաց: Acidծմբական թթուն սովորաբար օգտագործվում է որպես թթու կատալիզատոր:

  • Պատրաստեք նախնական նյութեր ՝ զտելով և մաքրելով աղտոտիչներից և ջրից:
  • Մետանոլի մեջ լուծարեք կատալիզատորը, այն է `ծծմբական թթուն: Կատալիզատորի / մեթանոլի և հումքի հոսքը ջերմափոխանակիչի և ստատիկ խառնիչի միջոցով ստանալով հում նախախառնուրդ:
  • Կատալիզատորի և հումքի նախախառնուրդը անցնում է ուղղակիորեն դեպի ուլտրաձայնային ռեակցիայի պալատ, որտեղ ուժի մեջ են մտնում ծայրահեղ մանր խառնուրդը և սոնաքիմիան, և ազատ ճարպաթթուները վերածվում են բիոդիզելի:
  • Ի վերջո, ջրազրկեք արտադրանքը և կերակրեք այն երկրորդ փուլով `ուլտրաձայնային տրանսերսերիֆիկացում: Թթվային թաց մեթանոլը վերականգնումից, չորացումից և վնասազերծումից հետո պատրաստ է վերօգտագործման:
  • Հաշվապահական ֆոնդեր պարունակող շատ բարձր ՀՖՖ-ի համար գուցե պահանջվի վերամեկուսացման կարգավորում `ՀՖՖ-ն մինչ տրանսերսերացման աստիճանը իջեցնելու համար ողջամիտ մակարդակի:

Ստերիֆիկացման արձագանքը `օգտագործելով թթվային կատալիզատոր.
ՀՖՖ + Ալկոհոլ → Էսթեր + ջուր

Բազային կատալիզացված տրանսերսերիֆիկացում ՝ ուլտրաձայնի միջոցով

Անասնաբուծությունը, որն այժմ ունի միայն փոքր քանակությամբ ՀՖՖ, կարող է ուղղակիորեն տեղափոխվել տրանսսերվացման փուլ: Որպես հիմքային կատալիզատոր, առավել հաճախ օգտագործվում է նատրիումի հիդրօքսիդը կամ կալիումի հիդրօքսիդը (NaOH, KOH):

  • Լուծեք կատալիզատորը, այն է ՝ կալիումի հիդրօքսիդը, մեթանոլի մեջ և ստատիկ խառնիչի միջոցով կերակրեք կատալիզատորի / մեթանոլի և նախնական մշակման ենթակա նյութերի հոսքերը ՝ հում նախախառնուրդ ստանալու համար:
  • Կերակրեք նախախառնուրդը անմիջապես ուլտրաձայնային ռեակցիայի պալատի մեջ `խոռոչային բարձր կտրվածքով խառնուրդի և սոնաքիմիական բուժման համար: Այս ռեակցիայի արտադրանքներն են ալկիլային էթերները (այսինքն ՝ բիոդիզելը) և գլիցերինը: Գլիցերինը կարող է տարանջատվել լուծույթով կամ ցենտրիֆուգմամբ:
  • Ուլտրաձայնային արտադրության բիոդիզելը բարձրորակ է և արտադրվում է արագ, էներգաարդյունավետ և ծախսարդյունավետ ՝ խնայելով մեթանոլը և կատալիզատորը:

Տրանսեստերիֆիկացման արձագանքը `օգտագործելով բազային կատալիզատոր.
Յուղ / ճարպ + Ալկոհոլ → Բիոդիզել + Գլիցերին

Մեթանոլի օգտագործում & Մեթանոլի վերականգնում

Մեթանոլը բիոդիզելի արտադրության ընթացքում հիմնական բաղադրիչն է: Ուլտրաձայնային շարժիչով բիոդիզելի փոխարկումը թույլ է տալիս զգալիորեն կրճատել մեթանոլի օգտագործումը: Եթե այժմ մտածում եք. «Ես թքած ունեմ մեթանոլի օգտագործման վրա, քանի որ այն ամեն դեպքում վերականգնում եմ», կարող եք նորից մտածել և հաշվի առնել էներգիայի չափազանց մեծ ծախսը, որը կիրառվում է գոլորշիացման փուլի համար (օրինակ ՝ թորման սյուն օգտագործելը), որը անհրաժեշտ է մեթանոլն առանձնացնելու և վերամշակելու համար:
Մեթանոլը սովորաբար հանվում է այն բանից հետո, երբ բիոդիզելը և գլիցերինը բաժանվել են երկու շերտերի ՝ կանխելով ռեակցիայի հակադարձումը: Դրանից հետո մեթանոլը մաքրվում և վերամշակվում է մինչև գործընթացի սկիզբը: Բիոդիզել արտադրելով ուլտրաձայնային մշակումով էսթերիֆիկացման և փոխներկայացման միջոցով դուք ի վիճակի եք կտրուկ կրճատել ձեր մեթանոլի օգտագործումը ՝ դրանով իսկ նվազեցնելով էներգիայի չափազանց մեծ ծախսերը մեթանոլի վերականգնման համար: Hielscher ուլտրաձայնային ռեակտորների օգտագործումը նվազեցնում է անհրաժեշտ քանակությամբ մեթանոլը մինչև 50%: Hielscher ուլտրաձայնային խառնուրդը օգտագործելիս 1: 4-ի կամ 1: 4,5-ի (յուղ ՝ մեթանոլ) միջև մոլային հարաբերակցությունը բավարար է առաջին հումքի համար:

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

Ուլտրաձայնային էսթերիֆիկացումը նախնական մշակման փուլ է, որը նվազեցրեց ցածրորակ անասնաբուծությունը FFA- ներում պարունակվող էսթերների մեջ: Ուլտրաձայնային տրանսերսերիֆիկացիայի 2-րդ փուլում տրիգլիցերիդները վերածվում են բիոդիզելի (FAME):

Տեղեկատվության պահանջ





Ուլտրաձայնային աճող բիոդիզելի փոխարկման արդյունավետությունը – Գիտականորեն ապացուցված է

Բազմաթիվ հետազոտողներ ուսումնասիրել են բիոդիզելի ուլտրաձայնային տրանսեստերիզացիայի մեխանիզմն ու հետևանքները: Օրինակ, Սեբայան Դարվինի հետազոտական թիմը ցույց տվեց, որ ուլտրաձայնային խոռոչը բարձրացնում է քիմիական ակտիվությունը և ռեակցիայի մակարդակը, ինչի արդյունքում էականորեն ավելանում է էթերների առաջացումը: Ուլտրաձայնային տեխնիկան տրանսերսերիֆիկացման արձագանքի ժամանակը կրճատեց 5 րոպե – մեխանիկական խառնուրդի մշակման համար 2 ժամվա համեմատ: Տրիգլիցերիդի (TG) փոխակերպումը ուլտրաձայնի տակ ստացված 95.6929% վտ.-ով `որպես կատալիզատոր, 6: 1 և 1% նատրիումի հիդրօքսիդի մեթանոլի յուղի մոլային հարաբերակցությամբ: (տես ՝ Darwin et al. 2010)

Hoոլամին և այլք: (2021) -ը ցույց տվեց ուլտրաձայնային օժանդակությամբ բիոդիզելի տրանսերսերիֆիկացիայի գերազանց արդյունավետությունը ՝ համեմատած մեխանիկական գրգռման հետ: Հետևաբար, հետազոտական թիմը համեմատեց երկու բիոդիզելի բույսեր, որոնք հիմնված էին սովորական մեխանիկական խթանման և ուլտրաձայնային խոռոչի վրա, որոնք մշակվել են Aspen HYSYS V8.4- ի միջոցով: Երկու գործընթացները համեմատելու համար օգտագործվել են ընդհանուր ներդրումները, ապրանքների ինքնարժեքը, զուտ ներկա արժեքը և եկամտաբերության ներքին տեմպը – ուլտրաձայնային և մեխանիկական լարող – իրար հետ. Ուլտրաձայնային խոռոչի գործընթացում ընդհանուր ներդրումը ցածր էր, քան մեխանիկական խառնման գործընթացը `մոտավորապես 20,8% -ով: Պայմանական գործընթացի համեմատ ՝ ուլտրաձայնային ռեակտորների օգտագործումը նաև հանգեցրեց այն բանին, որ արտադրանքի ծախսերը նվազեցին 5,2% -ով: Դրական զուտ ներկա արժեքի և 18.3% ներքին եկամտաբերության շնորհիվ ուլտրաձայնային խոռոչի գործընթացը ավելի լավ ընտրություն էր: Ավելին, ուլտրաձայնային խոռոչի արդյունքում առաջացավ ինչպես սպառված էներգիայի, այնպես էլ թափոնների արտադրության զգալի կրճատում: Ուլտրաձայնային խոռոչի գործածության ժամանակ էներգիայի ընդհանուր սպառումը կրճատվել է 6.9% -ով: Ուլտրաձայնային օժանդակությամբ գործընթացում արտադրված թափոնների քանակը կազմում էր մեխանիկական խառնման գործընթացում դրանց հինգերորդ մասը:

Բիոդիզելի մշակման համար միջին և լայնամասշտաբ ուլտրաձայնային միջոցներ

Hielscher Ultrasonics- ը’ մատակարարում է փոքր և միջին չափի, ինչպես նաև լայնամասշտաբ արդյունաբերական ուլտրաձայնային պրոցեսորներ `ցանկացած ծավալով բիոդիզելի արդյունավետ արտադրության համար: Առաջարկելով ուլտրաձայնային համակարգ ցանկացած մասշտաբով ՝ Hielscher- ը կարող է իդեալական լուծում առաջարկել ինչպես փոքր արտադրողների, այնպես էլ խոշոր ընկերությունների համար: Ուլտրաձայնային բիոդիզելի փոխարկումը կարող է գործարկվել որպես խմբաքանակ կամ շարունակական inline գործընթաց: Տեղադրումը և շահագործումը պարզ է, անվտանգ և ապահովում է հուսալիորեն բարձր արդյունքներ բիոդիզելի որակից:
Ստորև կգտնեք առաջարկվող ռեակտորների տեղադրումը մի շարք արտադրական տեմպերի համար:

տոննա / ժամ
Gal / ժ
1x UIP500hdT
0.25 0.5
80 160
1x UIP1000hdT
0.5 1.0
160-ից 320
1x UIP1500hdT
0.75 է 1.5
240 է 480
2x UIP1000hdT
1.0 2.0
320 ից 640
2x UIP1500hdT
1.5 մինչեւ 3.0
480 960
4x UIP1500hdT
3.0 է 6.0
960 է 1920
6x UIP1500hdT
4.5 է 9.0
1440 է 2880

Կապ մեզ հետ | / Հարցրեք մեզ!

Հարցրեք ավելին

Խնդրում ենք օգտագործել ստորև բերված ձևը `ուլտրաձայնային պրոցեսորների, ծրագրերի և գնի վերաբերյալ լրացուցիչ տեղեկություններ ստանալու համար: Մենք ուրախ կլինենք ձեզ հետ քննարկել ձեր գործընթացը և առաջարկել ձեզ ուլտրաձայնային համակարգ, որը բավարարում է ձեր պահանջները:









Խնդրում ենք նկատի ունենալ մեր Գաղտնիության քաղաքականություն,


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

Hielscher Ultrasonics- ը արտադրում է բարձրորակ ուլտրաձայնային համասեռացուցիչներ `լաբորատոր, պիլոտային և արդյունաբերական մասշտաբով ծրագրերը խառնելու, ցրելու, էմուլգացման և արդյունահանման համար:



Գրականություն / Հղումներ


Փաստեր Worth Իմանալով

Biodiesel Արտադրության

Բիոդիզելը արտադրվում է այն դեպքում, երբ տրիգիցերիդները վերածվում են ազատ ճարպային մեթիլային էթեր (FAME) քիմիական ռեակցիայի միջոցով, որը հայտնի է որպես տրանսերսերացում: Տրանսեստերիֆիկացման արձագանքի ժամանակ բուսական յուղերում կամ կենդանական ճարպերում պարունակվող տրիգիլցերիդներն արձագանքում են կատալիզատորի (օրինակ ՝ կալիումի հիդրօքսիդ կամ նատրիումի հիդրօքսիդ) առկայության դեպքում առաջնային ալկոհոլի (օրինակ ՝ մեթանոլի) հետ: Այս ռեակցիայի մեջ ալկիլային էսթերները առաջանում են բուսական յուղի կամ կենդանական ճարպի առաջին պաշարներից: Տրիգլիցերիդները գլիցերիդներ են, որոնցում գլիցերինը էստրեֆիացվում է երկար շղթայի թթուներով, որոնք հայտնի են որպես ճարպաթթուներ: Այս ճարպաթթուները առատորեն առկա են բուսական յուղի և կենդանական ճարպերի մեջ: Քանի որ բիոդիզելը կարող է արտադրվել տարբեր բուսական յուղերից, բուսական յուղերից, օգտագործված տապակած յուղերից, կենդանական ճարպերից, ինչպիսիք են ճարպը և խոզի ճարպը, ազատ ճարպաթթուների քանակը կարող է մեծապես տարբեր լինել: Տրիգլիցերիդների ազատ ճարպաթթուների տոկոսը կարևոր գործոն է, որն ազդում է բիոդիզելի արտադրության գործընթացի և դրա արդյունքում բիոդիզելի որակի կտրուկ ազդեցության վրա: Ազատ ճարպաթթուների մեծ քանակությունը կարող է խանգարել փոխակերպման գործընթացին և վատթարացնել բիոդիզելի վերջնական որակը: Հիմնական խնդիրն այն է, որ ազատ ճարպաթթուները (FFA) արձագանքում են ալկալային կատալիզատորների հետ `արդյունքում օճառի ձևավորմամբ: Օճառի ձևավորումը հետագայում առաջացնում է գլիցերինի տարանջատման խնդիրներ: Հետևաբար, մեծ քանակությամբ ՀՖՖ-ներ պարունակող նախնական պաշարները հիմնականում պահանջում են նախնական բուժում (այսպես կոչված, էսթերացման ռեակցիա), որի ընթացքում ՀՖՖ-ները վերափոխվում են էսթերների: Ուլտրաձայնացումը խթանում է և՛ ռեակցիաները, և՛ տրանսերսերիֆիկացումը, և՛ էսթերացումը:

Աստերիզացման քիմիական ռեակցիան

Էսթերացումը նշանակում է օրգանական թթու (RCOOH) ալկոհոլի (ROH) և էսթեր (RCOOR) և ջրի ձևավորման համար:

Մեթանոլի օգտագործումը թթվայնացման մեջ

Երբ թթվային էսթերացումը օգտագործվում է առաջին հումքում FFA– ները նվազեցնելու համար, անհապաղ էներգիայի պահանջները համեմատաբար ցածր են: Այնուամենայնիվ, ջուրը ստեղծվում է էսթերացման ռեակցիայի ժամանակ – ստեղծելով թաց, թթվային մեթանոլ, որը պետք է չեզոքացվի, չորանա և վերականգնվի: Մեթանոլի վերականգնման այս գործընթացը թանկ է:
Եթե սկզբնական ֆոնդերը ունեն ՀՖՖ-ների 20-ից 40% կամ նույնիսկ ավելի բարձր տոկոսներ, միգուցե անհրաժեշտ լինի բազմաթիվ քայլեր `դրանք ընդունելի մակարդակների իջեցնելու համար: Սա նշանակում է, որ նույնիսկ ավելի թթվային է ստեղծվում թաց մեթանոլ: Թթվային մեթանոլը չեզոքացնելուց հետո չորացումը պահանջում է բազմաստիճան թորում `զգալի վերադարձի տեմպերով, ինչը հանգեցնում է էներգիայի շատ բարձր օգտագործման:


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 Ultrasonics- ը արտադրում է բարձրորակ ուլտրաձայնային հոմոգենացնողներից ` Լաբորատորիա դեպի արդյունաբերական չափը