Produksi Biodiesel & Konversi biodiesel
Saat Anda membuat biodiesel, kinetika reaksi yang lambat dan perpindahan massa yang buruk menurunkan kapasitas pabrik biodiesel Anda serta hasil dan kualitas biodiesel Anda. Reaktor ultrasonik Hielscher meningkatkan kinetika transesterifikasi secara signifikan. Oleh karena itu, kelebihan metanol yang lebih rendah dan katalis yang lebih sedikit diperlukan untuk pemrosesan biodiesel.
Biodiesel umumnya diproduksi dalam reaktor batch menggunakan panas dan pencampuran mekanis sebagai input energi. Pencampuran kavitasi ultrasonik adalah alternatif yang efektif untuk mencapai pencampuran yang lebih baik dalam pemrosesan biodiesel komersial. Kavitasi ultrasonik menyediakan energi aktivasi yang diperlukan untuk transesterifikasi biodiesel industri.
Transesterifikasi Biodiesel yang Ditingkatkan Secara Ultrasonik
Produksi biodiesel biasanya melibatkan reaksi kimia yang disebut transesterifikasi, di mana trigliserida (seperti minyak sayur, lemak hewani, minyak goreng bekas) bereaksi dengan alkohol (seperti metanol) dengan adanya katalis untuk menghasilkan biodiesel (metil ester asam lemak) dan gliserol. Reaktor ultrasonik dapat digunakan untuk meningkatkan proses transesterifikasi dengan beberapa cara, yang mengarah pada beberapa manfaat:
- Pencampuran yang ditingkatkan: Gelombang ultrasonik dapat menciptakan gelembung kavitasi yang runtuh dengan keras, menyebabkan pencampuran dan agitasi yang intens dari campuran reaksi. Hal ini mengarah pada kontak yang lebih baik antara reaktan dan katalis, menghasilkan transesterifikasi yang lebih cepat dan lebih lengkap.
- Kinetika reaksi yang dipercepat: Kondisi energi tinggi yang dihasilkan oleh gelombang ultrasonik dapat mengaktifkan reaksi, meningkatkan laju reaksi dan mengurangi waktu reaksi yang diperlukan untuk mencapai tingkat konversi tertentu. Hal ini dapat menghasilkan hasil yang lebih tinggi dan biaya yang lebih rendah.
- Mengurangi penggunaan katalis: Reaktor ultrasonik dapat meningkatkan efisiensi penggunaan katalis dengan menyediakan situs yang lebih aktif untuk reaksi. Ini berarti bahwa lebih sedikit katalis yang diperlukan untuk mencapai tingkat konversi yang sama, mengurangi biaya dan dampak lingkungan.
- Peningkatan kualitas produk: Reaktor ultrasonik dapat menghasilkan biodiesel dengan kandungan asam lemak bebas yang lebih rendah, kemurnian yang lebih tinggi, dan sifat aliran dingin yang lebih baik. Hal ini disebabkan oleh pencampuran yang lebih baik dan kinetika reaksi yang lebih cepat, yang meminimalkan pembentukan produk sampingan dan kotoran yang tidak diinginkan.
Keuntungan dari pemrosesan biodiesel ultrasonik ini membuat penggunaan pengaturan reaktor ultrasonik sangat ekonomis karena penggunaan reaktor ultrasonik secara signifikan meningkatkan efisiensi, kecepatan, dan kualitas transesterifikasi biodiesel. Ini berarti secara ringkas bahwa ultrasonication mengubah transesterifikasi menjadi proses yang lebih ekonomis dan ramah lingkungan.
Masalah Pencampuran Biodiesel Konvensional: Reaksi esterifikasi konvensional dalam pemrosesan batch cenderung lambat, dan pemisahan fase gliserin memakan waktu, seringkali memakan waktu 5 jam atau lebih.
Reaktor ultrasonik membantu Anda mempercepat proses biodiesel dan secara bersamaan meningkatkan hasil dan kualitas biodiesel Anda dengan biaya pemrosesan yang lebih rendah!

Ultrasonicator kelas industri UIP2000hdT dengan sel aliran FC2T500k untuk esterfikasi dan transesterifikasi biodiesel inline.
Keuntungan Transesterifikasi Biodiesel Ultrasonik
- Hasil biodiesel yang lebih tinggi karena pencampuran yang lebih baik
- Peningkatan kualitas biodiesel
- Gunakan minyak yang paling buruk sekalipun sebagai bahan baku
- Pemrosesan inline berkelanjutan
- Lebih sedikit metanol
- Lebih sedikit katalis
- Hemat waktu karena konversi berkecepatan tinggi
- Hemat energi
- Pengoperasian yang sederhana dan aman
- Kekokohan dan perawatan rendah
- Kinerja tinggi: Operasi 24/7 di bawah beban penuh

"Kami sangat senang dengan peralatan dan layanan Hielscher dan kami memiliki niat untuk memasukkan teknologi ultrasonikasi Hielscher dalam semua upaya masa depan kami."
Todd Stephens, Biofuel Tulsa
Ultrasonik untuk Produksi Biodiesel
Biodiesel sering diproduksi dalam reaktor batch. Konversi biodiesel ultrasonik memungkinkan pemrosesan inline yang berkelanjutan. Ultrasonikasi dapat mencapai hasil biodiesel lebih dari 99%. Reaktor ultrasonik mengurangi waktu pemrosesan dari pemrosesan batch konvensional 1 hingga 4 jam menjadi kurang dari 30 detik. Lebih penting lagi, ultrasonication mengurangi waktu pemisahan dari 5 hingga 10 jam (menggunakan agitasi konvensional) menjadi kurang dari 60 menit. Ultrasonikasi juga membantu mengurangi jumlah katalis yang dibutuhkan hingga 50% karena peningkatan aktivitas kimia dengan adanya kavitasi. Saat menggunakan ultrasonikasi, jumlah kelebihan metanol yang dibutuhkan juga berkurang. Manfaat lain adalah peningkatan kemurnian gliserin yang dihasilkan.
Produksi Biodiesel Ultrasonik Langkah demi Langkah:
- Minyak nabati atau lemak hewani dicampur dengan metanol (yang membuat metil ester) atau etanol (untuk etil ester) dan natrium atau kalium metoksida atau hidroksida
- campuran dipanaskan, misalnya pada suhu antara 45 dan 65degC
- campuran yang dipanaskan sedang disonikasi secara inline selama 5 hingga 15 detik
- gliserin keluar atau dipisahkan menggunakan sentrifugal
- Biodiesel yang diubah dicuci dengan air
Paling umum, sonikasi dilakukan pada tekanan tinggi (1 hingga 3bar, tekanan pengukur) menggunakan pompa umpan dan katup tekanan balik yang dapat disesuaikan di sebelah sel aliran.
Konversi biodiesel industri tidak membutuhkan banyak energi ultrasonik. Kebutuhan energi aktual dapat ditentukan pada skala benchtop menggunakan misalnya, prosesor ultrasonik 1kW seperti UIP1000hdT. Semua hasil dari uji coba bench-top tersebut dapat ditingkatkan secara linier dan tanpa masalah. Jika diperlukan, perangkat ultrasonik bersertifikat ATEX tersedia, seperti UIP1000-Exd.
Hielscher memasok peralatan pemrosesan biodiesel ultrasonik industri, di seluruh dunia. Dengan prosesor ultrasonik dengan daya hingga 16kW per perangkat tunggal, tidak ada batasan dalam ukuran pabrik biodiesel atau kapasitas pemrosesan.
Biaya Pembuatan Biodiesel Ultrasonik
Ultrasonikasi adalah cara yang efektif untuk meningkatkan kecepatan reaksi dan tingkat konversi dalam produksi biodiesel komersial. Biaya pemrosesan ultrasonik dihasilkan terutama dari investasi untuk peralatan ultrasonik, biaya utilitas, dan pemeliharaan. Efisiensi energi yang luar biasa dari ultrasonicators Hielscher membantu mengurangi biaya utilitas dan dengan ini membuat proses ini lebih ramah lingkungan. Biaya yang dihasilkan untuk ultrasonikasi bervariasi antara 0,1ct dan 1,0ct per liter (0,4ct hingga 1,9ct / galon) bila digunakan pada skala komersial.
Baca lebih lanjut tentang efisiensi proses dan manfaat ekonomis dari produksi biodiesel ultrasonik!

Pencampuran ultrasonik mengurangi konsumsi energi spesifik dalam manufaktur biodiesel mengungguli pencampuran magnetik hidrodinamik dan mixer geser tinggi sejauh ini.
Pengaturan Biodiesel Ultrasonik Skala Kecil
Ultrasonikasi dapat digunakan untuk konversi minyak menjadi biodiesel pada skala apa pun. Gambar di bawah ini menunjukkan pengaturan skala kecil untuk pemrosesan 60-70L (16 hingga 19 galon). Ini adalah pengaturan khas untuk studi awal dan demonstrasi proses.

Ultrasonicators 3x 1kW dari model 1000hdT dengan reaktor aliran ultrasonik dengan konversi biodiesel yang sangat efisien.
- satu ultrasonicator (misalnya, UIP500hdT atau UIP1000hdT) dengan booster, sonotrode dan sel aliran
- Pengukur daya untuk mengukur daya dan energi
- Tangki pemrosesan 80L (plastik, misalnya HDPE)
- elemen pemanas (1 hingga 2kW)
- Tangki premix katalis 10L (plastik, misalnya HDPE)
- Premixer Katalis (Pengaduk
- pompa (centrifuge, mono atau gear) untuk sekitar 10 hingga 20L / mnt pada 1 hingga 3 barg
- katup tekanan balik untuk menyesuaikan tekanan di sel aliran
- pengukur tekanan untuk mengukur tekanan umpan
Reaktor Ultrasonik untuk Pemrosesan Biodiesel yang Unggul
Hielscher Ultrasonics menawarkan prosesor dan reaktor ultrasonik berkinerja tinggi, yang akan meningkatkan produksi biodiesel Anda dengan hasil biodiesel yang lebih tinggi, kualitas biodiesel yang lebih baik, waktu pemrosesan yang lebih rendah, dan biaya produksi yang lebih rendah.
Reaktor Ultrasonik Skala Kecil dan Menengah untuk Transesterifikasi Biodiesel
Untuk produksi biodiesel ukuran kecil dan menengah hingga 9ton / jam (2900 gal / jam), Hielscher menawarkan UIP500hdT (500 watt), UIP1000hdT (1000 watt), UIP1500hdT (1500 watt), dan UIP2000hdT (2000 watt) sebagai mixer geser tinggi ultrasonik dengan reaktor aliran untuk pemrosesan biodiesel inline yang andal dan efisien. Keempat reaktor ultrasonik ini sangat kompak, mudah diintegrasikan atau retro-fit. Mereka dibuat untuk operasi tugas berat di lingkungan yang keras. Di bawah ini Anda akan menemukan pengaturan reaktor yang direkomendasikan untuk berbagai tingkat produksi.
ton / jam
|
Gal/hr
|
|
---|---|---|
1 x UIP500hdT (500 watt) |
0.25 untuk 0,5
|
80 sampai 160
|
1 x UIP1000hdT (1000 watt) |
0.5 untuk 1.0
|
160-320
|
1 x UIP1500hdT (1500 watt) |
075-1,5
|
240-480
|
1 x UIP2000hdT (2000 watt) |
1.0-2,0
|
320-640
|
2 x UIP2000hdT (2000 watt) |
2.0 hingga 4.0
|
640 hingga 1280
|
4 xUIP1500hdT (1500 watt) |
3.0 untuk 6.0
|
960-1920
|
6 x UIP1500hdT (1500 watt) |
4.5 untuk 9.0
|
1440 s.d 2880
|
6 x UIP2000hdT (2000 watt) |
6.0 untuk 12,0
|
1920-3840
|
Reaktor Biodiesel Industri Throughput Sangat Besar
Untuk pabrik produksi biodiesel pengolahan industri, Hielscher menawarkan homogenizer ultrasonik UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), 10000 (10kW), dan UIP16000hdT (16kW)! Prosesor ultrasonik ini dirancang untuk pemrosesan laju aliran tinggi secara berkelanjutan. UIP4000hdT, UIP6000hdT dan UIP10000 dapat diintegrasikan ke dalam kontainer angkutan laut standar. Atau, keempat model prosesor tersedia dalam lemari baja tahan karat. Instalasi tegak membutuhkan ruang minimal. Di bawah ini Anda menemukan pengaturan yang direkomendasikan untuk tingkat pemrosesan industri yang khas.
ton / jam
|
Gal/hr
|
1 x UIP6000hdT (6000 watt) |
3.0 untuk 6.0
|
960-1920
|
---|---|---|
3 x UIP4000hdT (4000 watt) |
6.0 untuk 12,0
|
1920-3840
|
5 x UIP4000hdT (4000 watt) |
10,0 untuk 20,0
|
3200-6400
|
3 x UIP6000hdT (6000 watt) |
9.0 hingga 18.0
|
2880 hingga 5880
|
3 x UIP10000 (10.000 watt) |
0 30, 15,0 0
|
4800 untuk 9600
|
3 x UIP16000hdT (16.000 watt) |
24.0 untuk 48.0
|
7680 untuk 15360
|
5 x UIP16000hdT |
40.0 untuk 80.0
|
12800 untuk 25600
|
Hubungi Kami! / Tanya Kami!

The ultrasonicator UIP16000hdT mampu memproses biodiesel 32MMGY.
Frost & Inovasi Teknologi Sullivan Tahun Ini
Hielscher Ultrasonics menerima Penghargaan Frost and Sullivan Technology Innovation of the Year yang bergengsi sebagai pengakuan atas pengembangan teknologi ultrasonik baru perusahaan untuk produksi bio-diesel.
Klik di sini untuk membaca lebih lanjut tentang Penghargaan Frost dan Sullivan untuk reaktor biodiesel Hielscher Ultrasonics!
transesterifikasi – Konversi Kimia Biodiesel
Pembuatan biodiesel dari minyak nabati (misalnya kedelai, kanola, jatropha, biji bunga matahari), ganggang, lemak hewani serta limbah minyak goreng, melibatkan transesterifikasi asam lemak yang dikatalisis basa dengan metanol atau etanol untuk menghasilkan metil ester atau etil ester yang sesuai. Gliserin adalah produk sampingan yang tak terhindarkan dari reaksi ini.
Minyak nabati sebagai lemak hewani adalah trigliserida yang terdiri dari tiga rantai asam lemak yang terikat oleh molekul gliserin. Trigliserida adalah ester. Ester adalah asam, seperti asam lemak, dikombinasikan dengan alkohol. Gliserin (= gliserol) adalah alkohol berat. Dalam proses konversi ester trigliserida diubah menjadi ester alkil (= biodiesel) menggunakan katalis (alkali) dan reagen alkohol, misalnya metanol, yang menghasilkan biodiesel metil ester. Metanol menggantikan gliserin. Proses konversi kimia ini disebut transesterifikasi.
Setelah transesterifikasi, gliserin, yang merupakan fase yang lebih berat, akan tenggelam ke dasar. Biodiesel, yang merupakan fase yang lebih ringan, mengapung di atas dan dapat dipisahkan, misalnya dengan botol atau sentrifugal.
Persiapan Biodiesel
Kalium Hidroksida (0,2 hingga 0,4kg, katalis) sedang dilarutkan menjadi sekitar 8,5L Metanol dalam tangki pra-campuran katalis. Ini membutuhkan pengadukan premix katalis. Tangki pengolahan diisi dengan minyak sayur 66L. Minyak dipanaskan oleh elemen pemanas hingga 45 hingga 65degC.
Konversi biodiesel
Ketika katalis sepenuhnya larut ke dalam Metanol, premix katalis dicampur dengan minyak yang dipanaskan. Pompa memasukkan campuran ke sel aliran. Melalui katup tekanan balik, tekanan disesuaikan menjadi 1 hingga 3barg (15 hingga 45psig). Resirkulasi melalui reaktor biodiesel ultrasonik harus dilakukan selama kurang lebih 20 menit. Selama waktu ini, minyak diubah menjadi biodiesel. Setelah ini, pompa dan ultrasound dimatikan. Gliserin (fase lebih berat) akan terpisah dari biodiesel (fase yang lebih ringan). Pemisahan memakan waktu sekitar 30 hingga 60 menit. Setelah pemisahan selesai, gliserin dapat dikeringkan.
Pencucian Biodiesel
Karena biodiesel yang dikonversi mengandung kotoran, pencucian diperlukan. Untuk pencucian, air dicampur ke dalam biodiesel. Ultrasonikasi dapat bermanfaat bagi pencampuran biodiesel dengan air. Ini meningkatkan luas permukaan aktif sebagai akibat dari pengurangan ukuran tetesan. Harap dipertimbangkan, bahwa sonikasi yang sangat intens dapat mengurangi tetesan air menjadi ukuran, bahwa emulsi yang hampir stabil sedang terbentuk yang akan membutuhkan sarana khusus (misalnya centrifuge) untuk dipisahkan.
Pabrik Manufaktur Biodiesel
Diagram alir di bawah ini menunjukkan pengaturan khas untuk sonikasi in-line minyak, metanol dan katalis untuk konversi menjadi biodiesel.

Esterifikasi ultrasonik dan transesterifikasi dapat dijalankan sebagai batch atau proses inline kontinu. Bagan menunjukkan proses inline ultrasonik untuk transesterfikasi biodiesel (FAME).
Pemrosesan dan Pemisahan Biodiesel Berkelanjutan
Dalam pengaturan untuk pemrosesan biodiesel berkelanjutan dan pemisahan berkelanjutan, oli yang dipanaskan dan premix katalis dicampur bersama secara terus menerus menggunakan pompa yang dapat disesuaikan. Mixer statis inline meningkatkan homogenitas umpan ke reaktor ultrasonik. Campuran minyak/katalis melewati sel aliran, di mana ia terkena kavitasi ultrasonik selama sekitar 5 hingga 30 detik. Katup tekanan balik digunakan untuk mengontrol tekanan dalam sel aliran. Campuran sonicated memasuki kolom reaktor di bagian atas. Volume kolom reaktor dirancang untuk memberikan waktu retensi sekitar 1 jam di kolom. Selama waktu itu, reaksi transesterifikasi selesai. Campuran gliserin/biodiesel yang direaksikan dipompa ke centrifuge di mana ia dipisahkan menjadi fraksi biodiesel dan gliserin. Pasca-pemrosesan melibatkan pemulihan metanol, pencucian dan pengeringan dan juga dapat dilakukan secara terus menerus.
Pengaturan ini menghilangkan batch reaktor biodiesel, agitator konvensional, dan tangki pemisah besar.
Kecepatan Reaksi Transesterifikasi Biodiesel
Diagram di bawah ini menunjukkan hasil tipikal transesterifikasi minyak rapeseed (kelas industri) dengan natrium metaoksida (kiri) dan kalium hidroksida (kanan). Untuk kedua pengujian, sampel kontrol (garis biru) terkena pencampuran mekanis yang intens. Garis merah mewakili sampel sonikasi dari formulasi yang identik sehubungan dengan rasio volume, konsentrasi katalis, dan suhu. Sumbu horizontal masing-masing menunjukkan waktu setelah pencampuran atau sonikasi. Sumbu vertikal menunjukkan volume gliserin yang mengendap di bagian bawah. Ini adalah cara sederhana untuk mengukur kecepatan reaksi. Dalam kedua diagram, sampel sonikasi (merah) bereaksi jauh lebih cepat daripada sampel kontrol (biru).

Perbandingan ultrasonik (grafik merah) vs pencampuran konvensional (grafik biru) untuk produksi biodiesel – Menggunakan dengan natrium metaoksida (kiri) dan kalium hidroksida (kanan) sebagai katalis.
Tautan untuk Pasokan Biodiesel
Klik di sini untuk tautan ke pemasok pompa dan tangki untuk industri biodiesel.
Informasi Bahan Kimia dan Keselamatan
Harap baca informasi di bawah ini dengan seksama, untuk mencegah komplikasi dan efek kesehatan yang merugikan.
Bahan Kimia Biodiesel
Metanol beracun. Ini dapat menyebabkan kerusakan saraf sebagai akibat dari penggunaan yang lama. Itu juga bisa diserap oleh kulit. Jika terciprat ke mata dapat menyebabkan kebutaan dan Metanol bisa berakibat fatal saat tertelan. Untuk alasan ini, lakukan tindakan pencegahan yang diperlukan saat menangani Metanol. Disarankan untuk menggunakan respirator yang baik, celemek dan sarung tangan karet.
Kalium hidroksida (KOH) beracun dan menyebabkan kulit terbakar saat bersentuhan. Ventilasi yang baik diperlukan.
Pastikan ruang kerja berventilasi luas dan menyeluruh agar asap bisa keluar. Respirator kartrid uap tidak efektif melawan asap metanol. Sistem udara yang disuplai (SCBA — Alat Pernapasan Mandiri) memberikan perlindungan yang lebih baik terhadap uap metanol.
Bagian Biodiesel dan Karet
Berjalan dengan biodiesel 100% untuk waktu yang lebih lama dapat menyebabkan komplikasi pada bagian karet yang basah (pompa, selang, cincin-O) mesin. Penggantian dengan suku cadang baja atau karet tugas berat dapat menghilangkan masalah ini. Atau, Anda dapat mencampur sekitar 25% diesel konvensional (fosil) ke dalam biodiesel Anda untuk mencegah komplikasi.
Literatur / Referensi
- 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.
- Abdullah, C. S.; Baluch, Nazim; Mohtar, Shahimi (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi 77, 2015.
- Ramachandran, K.; Suganya, T.; Nagendra Gandhi, N.; Renganathan, S.(2013): Recent developments for biodiesel production by ultrasonic assist transesterification using different heterogeneous catalyst: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 22, 2013. 410-418.
- Shinde, Kiran; Serge Kaliaguine (2019): A Comparative Study of Ultrasound Biodiesel Production Using Different Homogeneous Catalysts. ChemEngineering 3, No. 1: 18; 2019.
- Leonardo S.G. Teixeira, Júlio C.R. Assis, Daniel R. Mendonça, Iran T.V. Santos, Paulo R.B. Guimarães, Luiz A.M. Pontes, Josanaide S.R. Teixeira (2009): Comparison between conventional and ultrasonic preparation of beef tallow biodiesel. Fuel Processing Technology, Volume 90, Issue 9, 2009. 1164-1166.
- Hamed Mootabadi, Babak Salamatinia, Subhash Bhatia, Ahmad Zuhairi Abdullah (2010): Ultrasonic-assisted biodiesel production process from palm oil using alkaline earth metal oxides as the heterogeneous catalysts. Fuel, Volume 89, Issue 8; 2010. 1818-1825.

Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi dari laboratorium hingga ukuran industri.