Reattori a ultrasuoni per la produzione di biodiesel

I reattori a ultrasuoni migliorano la cinetica di reazione chimica del processo di conversione del biodiesel. Questo 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.

 

 

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 per biodiesel a ultrasuoni riducono i costi e aumentano la resa del biodiesel

Il metanolo e il catalizzatore in eccesso sono fattori di costo significativi nella produzione di biodiesel. I reattori a ultrasuoni Hielscher utilizzano un intenso taglio cavitazionale per miscelare il metanolo con la materia prima. In questo modo si ottengono gocce 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 di reazione, portando a una transesterificazione più rapida e completa.

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

Reattori per biodiesel a ultrasuoni su piccola e media scala

Per i sistemi di produzione di biodiesel di piccole e medie dimensioni, fino a 9 tonnellate/ora (2900 galloni/ora), Hielscher offre i reattori UIP500hdT (500 watt), UIP1000hdT (1000 watt), UIP1500hdT (1500 watt) o UIP2000hdT (2000 watt). Questi quattro reattori in linea a ultrasuoni sono molto compatti, facili da integrare o da montare in un secondo momento. Sono costruiti per un funzionamento intenso in ambienti difficili. Di seguito sono riportate le configurazioni dei reattori consigliate per una serie di tassi di produzione.

	tonnellate/ora	galloni/ora
1x UIP500hdT	0Da 0,25 a 0,5	Da 80 a 160
1x UIP1000hdT	0Da .5 a 1.0	Da 160 a 320
1x UIP1500hdT	0Da .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	Da 2,0 a 4,0	Da 640 a 1280
4x UIP1500hdT	Da 3,0 a 6,0	Da 960 a 1920
4x UIP2000hdT	Da 4 a 8	Da 1280 a 2560

Reattori industriali a ultrasuoni per biodiesel a scala reale

Per gli impianti industriali di produzione di biodiesel 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 ad alte portate. Tutti e quattro gli omogeneizzatori a ultrasuoni sono disponibili in armadi in acciaio inox. L'installazione verticale richiede uno spazio minimo sul pavimento per l'installazione o il retrofit. Di seguito sono riportate le configurazioni consigliate per le tipiche velocità di lavorazione industriale.

	tonnellate/ora	galloni/ora
3x UIP4000hdt	Da 6,0 a 12,0	Da 1920 a 3840
5x UIP4000hdt	Da 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 a ultrasuoni in linea di olio e metanolo

I reattori di miscelazione a ultrasuoni sostituiscono gli agitatori dei serbatoi e altri miscelatori a taglio dinamico. In generale, i reattori per biodiesel a ultrasuoni sono installati per miscelare due flussi di alimentazione: olio e metanolo (con catalizzatore). A tal fine, una premiscela grezza viene pompata nel reattore in linea a ultrasuoni, dove la cavitazione a ultrasuoni mescola ed emulsiona entrambi i reagenti nel giro di 2-10 secondi. Si tratta di 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 introdurre 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 al processo batch convenzionale. Ciò migliora l'utilizzo del capitale.