Reattori a ultrasuoni per la produzione di biodiesel

I reattori a ultrasuoni migliorano la cinetica di reazione chimica del processo di conversione del biodiesel. Ciò porta a una transesterificazione più rapida, a una maggiore resa di conversione e al risparmio di metanolo e catalizzatore in eccesso. Hielscher produce reattori di miscelazione a ultrasuoni per la produzione di biodiesel su qualsiasi scala. I reattori a ultrasuoni sono compatti, facili da installare e molto efficienti.

Produzione di biodiesel aumentata e accelerata con gli ultrasuoni di potenza

Il biodiesel è un combustibile rinnovabile e pulito ricavato da oli vegetali, grassi animali o oli da cucina di scarto. Può essere prodotto attraverso una reazione di transesterificazione, che prevede la conversione dei trigliceridi in esteri metilici degli acidi grassi (FAME) utilizzando un alcol e un catalizzatore. Un modo per accelerare la reazione di transesterificazione è l'uso di onde ultrasoniche, che possono migliorare la miscelazione e il trasferimento di massa dei reagenti, oltre a favorire la rottura delle gocce di olio e la dispersione del catalizzatore.
Un ultrasuonatore a sonda, noto anche come sonotrodo, è un dispositivo che genera onde sonore ad alta frequenza (in genere nell'intervallo tra 20 e 30 kHz) facendo vibrare un'asta di titanio. Le onde ultrasoniche si propagano attraverso il liquido e creano zone di alta e bassa pressione, causando la formazione e il rapido collasso di bolle di cavitazione. Il collasso delle bolle genera un intenso riscaldamento e raffreddamento locale, elevate forze di taglio e onde d'urto, che possono aumentare la velocità di reazione e l'efficienza del processo di transesterificazione.

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Hielscher's Ultrasonic 32MMGY Biodiesel Reactor

L'ultrasuonatore UIP16000hdT è in grado di trattare 32MMGY di biodiesel.

 

In questo video tutorial vi introduciamo alla scienza di come i reattori a ultrasuoni per biodiesel migliorino significativamente la produzione di biodiesel. I reattori per biodiesel a ultrasuoni Hielscher si sono affermati come un potente strumento per migliorare il processo di produzione del biodiesel e, in questo tutorial, approfondiamo il principio di funzionamento e mostriamo varie configurazioni a ultrasuoni per qualsiasi scala di produzione. Migliorate la vostra produzione di biodiesel in termini di efficienza ed economicità e producete rese più elevate di biodiesel di alta qualità con una conversione rapida. Allo stesso tempo, i reattori per biodiesel a ultrasuoni consentono di utilizzare oli poveri come gli oli vegetali di scarto o i grassi da cucina esausti e aiutano a risparmiare metanolo e catalizzatore, contribuendo a una produzione di biodiesel sostenibile e rispettosa dell'ambiente.

Produzione di biodiesel con i sonoreattori Hielscher per una maggiore resa e qualità & capienza

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Vantaggi della produzione di biodiesel a ultrasuoni

I vantaggi dell'utilizzo di un ultrasuonatore a sonda per la sintesi del biodiesel includono:

  1. Velocità di reazione più rapida: Le onde ultrasoniche possono aumentare il trasferimento di massa dei reagenti e accelerare la reazione di transesterificazione, riducendo il tempo di reazione e aumentando la resa di biodiesel.
  2. Maggiore resa e purezza: Il processo di biodiesel a ultrasuoni migliora la dispersione del catalizzatore e l'omogeneità della miscela di reazione, portando a una maggiore resa e purezza del biodiesel. Utilizzando gli ultrasuoni, è possibile utilizzare materie prime di bassa qualità, come gli oli da cucina di scarto, e trasformarle in biodiesel di alta qualità.
  3. Consumo energetico ridotto: L'uso degli ultrasuoni riduce l'energia richiesta per la miscelazione e il riscaldamento della miscela di reazione, nonché la quantità di catalizzatore necessaria, rendendo il processo più sostenibile ed economico.
  4. Flessibilità e scalabilità: I reattori e gli ultrasuoni a sonda Hielscher possono essere utilizzati per la produzione di biodiesel sia su piccola che su grande scala e possono essere facilmente integrati nei processi produttivi esistenti.

In sintesi, ciò significa che l'uso degli ultrasuoni e dei reattori a ultrasuoni Hielscher per la sintesi del biodiesel offre vantaggi significativi in termini di velocità di reazione, resa, purezza, consumo energetico e scalabilità, rendendola una tecnologia redditizia per la produzione sostenibile di carburanti rinnovabili.

I reattori a ultrasuoni per biodiesel riducono i costi e aumentano il rendimento del biodiesel

L'emulsificazione a ultrasuoni utilizza il taglio cavitazionale intenso degli omogeneizzatori a ultrasuoni nei reattori in linea a ultrasuoniIl metanolo in eccesso e il catalizzatore sono fattori di costo significativi nella produzione di biodiesel. I reattori a ultrasuoni Hielscher utilizzano un intenso taglio cavitazionale per la miscelazione del metanolo con la materia prima. In questo modo si ottengono goccioline di metanolo molto più piccole, con conseguente migliore utilizzo del metanolo e del catalizzatore. Pertanto, sono necessari meno metanolo in eccesso e meno catalizzatore. Inoltre, la cavitazione influenza la cinetica della reazione, portando a una transesterificazione più rapida e completa.

Grafico di processo che mostra le fasi di lavorazione del biodiesel. Gli ultrasuoni possono migliorare significativamente l'esterificazione e la transesterificazione.

L'esterificazione a ultrasuoni è una fase di pretrattamento che riduce in esteri le materie prime di bassa qualità ad alto contenuto di FFA. Nella seconda fase della transesterificazione a ultrasuoni, i trigliceridi vengono convertiti in biodiesel (FAME).

L'uso di reattori a ultrasuoni per la produzione di biodiesel è raccomandato per capacità di produzione superiori a 0,25 tonnellate di biodiesel all'ora. La Hielscher offre reattori a ultrasuoni con capacità fino a 16 tonnellate/ora (5100 galloni/ora) per reattore. È possibile combinare più reattori per soddisfare la vostra capacità di processo. È possibile aggiungere altri reattori in seguito, quando si espande la capacità di produzione. Saremo lieti di consigliarvi la configurazione del reattore di biodiesel più adatta al vostro impianto e alla vostra capacità di processo.

Reattori a ultrasuoni per biodiesel su piccola e media scala

Reattori di miscelazione ad ultrasuoni per la produzione di biodieselPer i sistemi di produzione di biodiesel di piccole e medie dimensioni fino a 9 tonnellate/ora (2900 galloni/ora), la Hielscher vi offre la UIP500hdT (500 watt), UIP1000hdT (1000 watt), UIP1500hdT (1500 watt) o UIP2000hdT (2000 watt). Questi quattro reattori ad ultrasuoni in linea sono molto compatti, facili da integrare o da installare in un secondo momento. Sono costruiti per un funzionamento pesante in ambienti difficili. Di seguito troverete le configurazioni del reattore raccomandate per una gamma di tassi di produzione.

tonnellate/ora
galloni/ora
1x UIP500hdT
0.25 a 0,5
Da 80 a 160
1x UIP1000hdT
0.5 a 1,0
Da 160 a 320
1x UIP1500hdT
0.75 a 1,5
da 240 a 480
1x UIP2000hdT
Da 1,0 a 2,0
da 320 a 640
2x UIP1500hdT
Da 1,5 a 3,0
da 480 a 960
2x UIP2000hdT
2.0 a 4.0
640 a 1280
4x UIP1500hdT
Da 3,0 a 6,0
Dal 960 al 1920
4x UIP2000hdT
da 4 a 8
1280 a 2560

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Reattori industriali ad ultrasuoni per biodiesel su scala reale

Produzione di biodiesel nel reattore in linea a ultrasuoniPer gli impianti industriali di produzione di biodiesel la Hielscher offre i modelli UIP4000hdT (4000 watt), UIP6000hdT (6000 watt), UIP10000hdT (10000 watt) e UIP16000hdT (16000 watt). Questi omogeneizzatori a ultrasuoni con reattori in linea sono progettati per la produzione continua di biodiesel a portate elevate. Tutti e quattro gli omogeneizzatori a ultrasuoni sono disponibili in armadi di acciaio inossidabile. L'installazione verticale richiede uno spazio minimo sul pavimento per l'installazione o il retrofit. Qui sotto trovate le configurazioni consigliate per i tassi di lavorazione industriali tipici.

tonnellate/ora
galloni/ora
3x UIP4000hdT
Da 6,0 a 12,0
1920 al 3840
5x UIP4000hdT
10,0 a 20,0
da 3200 a 6400
3x UIP10000hdT
Da 15,0 a 30,0
da 4800 a 9600
3x UIP16000hdT
Da 24,0 a 48,0
da 7680 a 15360
5x UIP16000hdT
Da 40,0 a 80,0
Da 12800 a 25600

Miscelazione ad ultrasuoni in linea di olio e metanolo

I reattori di miscelazione a ultrasuoni sostituiscono gli agitatori del serbatoio e altri miscelatori a taglio dinamico. In generale, i reattori a ultrasuoni per biodiesel sono installati per miscelare due flussi di alimentazione: olio e metanolo (con catalizzatore). Per questo, una premiscela grezza viene pompata attraverso il reattore in linea ad ultrasuoni, dove la cavitazione ultrasonica mescola ed emulsiona entrambi i reagenti entro 2-10 secondi. Questo è un processo di miscelazione in linea. Quando la miscela esce dal reattore a cella di flusso, la glicerina si separa per gravità in meno di 60 minuti. In alternativa, è possibile alimentare la miscela sonicata in una centrifuga dopo pochi minuti di reazione. La miscelazione in linea riduce il numero e il volume dei serbatoi utilizzati rispetto all'elaborazione in batch convenzionale. Questo migliora l'utilizzo del capitale.

Grafico di processo che mostra il processo del biodiesel in modalità di flusso continuo. Gli ultrasuoni possono migliorare significativamente l'esterificazione e la transesterificazione.

L'esterificazione e la transesterificazione a ultrasuoni possono essere eseguite come processo in batch o continuo in linea. Il grafico mostra il processo in linea a ultrasuoni per la transesterificazione del biodiesel (FAME).

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Letteratura / Referenze


Ultrasuoni ad alte prestazioni! La gamma di prodotti Hielscher copre l'intero spettro, dagli ultrasuoni da laboratorio compatti alle unità da banco fino ai sistemi a ultrasuoni industriali completi.

Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni da laboratorio a dimensione industriale.


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