超音波がバイオディーゼル・プロセスの効率を改善する

Hielscher社製超音波混合リアクターはバイオディーゼル製造工程を改善します。超音波処理により、より短時間でより高いトランスエステル化収率が得られます。超音波混合は生産能力を高め、メタノールと触媒の使用量を削減します。

効率的なバイオディーゼル処理

今日、バイオディーゼルの製造は、単に再生可能な燃料を製造するだけではない。バイオディーゼル生産者は、原料の品質のばらつきに関係なく、一貫した特性を持つ高品質のバイオディーゼルを生産しなければならない。 “現在の環境では、プラスのマージンで燃料を生産できるのは、最もコストの低い生産者のみである。” (ファースト・キャピトル・リスク・マネジメントのビル・バブラー氏).
Hielscher社の超音波ミキシング技術は、新しいバイオディーゼルプラントの建設時や既存プラントのアップグレード時に、最高のバイオディーゼル処理効率を提供します。Hielscher社の超音波ミキシング装置は、バイオディーゼル収率の向上と運転コストの削減を実現するために、世界各地でテストされ、実証されています。これには、年産100万ガロンの小規模な起業家から年産4500万ガロンの工業用バイオディーゼル・プラントまでが含まれます。

より優れたバイオディーゼル反応速度論が利益を向上させる

石油、メタノール（またはエタノール）、触媒からバイオディーゼルを作るのは、トランスエステル化と呼ばれる単純な化学プロセスである。しかし、このプロセスの反応速度論には問題がある。トリグリセリドを脂肪メチルエステル（FAME）とグリセリンに変換する従来のトランスエステル化は時間がかかり、完全ではない。変換過程で、すべての脂肪酸鎖がアルキルエステル（バイオディーゼル）になるわけではない。これはバイオディーゼルの収量と品質を著しく低下させる！

より良い混合が高いバイオディーゼル収率につながる

従来の機械式撹拌システムを使用すると、転化時間が長くなり、バイオディーゼル収率が劣る。
オイルとメタノールは非混和性である。化学的なバイオディーゼル反応を起こすには、メタノール-油中エマルジョンを形成する必要がある。そのためには、従来の機械式ミキサーや攪拌機ではなく、超音波乳化装置が必要です。超音波キャビテーショナルミキシングは、大流量で微細サイズのエマルションを形成する最も高度な手段である。より小さなメタノール液滴はより良いバイオディーゼルを作り、反応速度を上げ、余分なメタノールをより少なくする。

メタノール液滴のサイズとバイオディーゼル収率および転化速度には直接的な関係がある。このため、Hielscher社の超音波リアクターは、バイオディーゼル業界で最も生産性の高い技術となっています。超音波混合リアクターは高品質のバイオディーゼルをより早く生産します。
下図は分離したグリセリンの体積率を示している。Hielscher社製の超音波リアクターで2秒間超音波処理すると、より早く多くのグリセリンが得られる。グリセリン1分子につき、バイオディーゼル3分子が生成されます。これにより、プロセス容量とバイオディーゼル生産量が向上します。

インストールとレトロフィットによるコスト削減

Hielscher社製超音波リアクターをバイオディーゼル・プロセス・ラインに設置することにより、運転コストも削減できます。Hielscher社製超音波リアクターは、小規模なバイオディーゼル・バッチシステムにも、大規模な連続バイオディーゼル・プラントにも設置可能です。最適な設置セットアップや、既存のバイオディーゼ ルプロセスへの超音波リアクターのレトロフィッティングに ついて、喜んでお手伝いいたします。

バイオディーゼル工程における過剰メタノールの減少

過剰なメタノールは、バイオディーゼル変換プロセスでは反応しない。過剰なメタノールは化学反応速度を高めるために添加される。過剰なメタノールはバイオディーゼル反応後に回収しなければならない。メタノールの回収には多くの熱と真空が必要なため、非常にコストがかかる。従って、余分なメタノールは処理コストを増加させる。多くのバイオディーゼル工場では、余剰メタノール回収システムが最も高価な工程となっている。

Hielscher社製超音波反応器を使用することで、必要な過剰メタノールを最大50％削減することができる。Hielscher超音波ミキシングを使用する場合、ほとんどの原料では化学量論比1:4または1:4.5（オイル：メタノール）で十分である。

質の悪い原料から良いバイオディーゼルを作る

中小規模のバイオディーゼル生産者の多くは、動物性油脂、使用済み食用油、廃植物油などの質の悪い原料に切り替えることでコストを削減している。超音波によるプロセス強化は、どのような原料でも変換結果を改善します。これにより、高FFA油や高粘度油脂からASTM 6751やEN 14212に準拠したバイオディーゼルを製造することが容易になります。

バイオディーゼル製造時の触媒使用量の削減

触媒材料費は、バイオディーゼル製造コストのごく一部である。過剰なメタノールと同様に、真のコストは回収とグリセリンの品質低下に起因する。バイオディーゼル製造工程における超音波混合は、メタノールと油の乳化を改善し、より多くの、より小さなメタノール液滴を生成する。これにより、液滴のサイズ分布が改善され、触媒の使用効率が向上する。さらに、超音波キャビテーションは、化学物質の質量移動を改善します。その結果、シアミキサーやスターラーと比較して、触媒を最大50％節約することができます。

「Hielscherのおかげで、バイオディーゼルの製造方法が変わったことに驚いています。プロセスがより連続的になっただけでなく、触媒と時間を何千ドルも節約できました。より連続的な生産方法を考えている人には、この装置を強くお勧めします。"EECOfuels社、マルセル・スタインバーグ氏

より高いグリセリンの品質を生み出す

グリセリンはバイオディーゼル製造の副産物である。転化率が高く、過剰なメタノール使用量が少ないと、化学転化が非常に速くなり、グリセリンの分離が鋭く速くなる。上記の理由により、グリセリンに含まれる触媒とモノグリセリドの量は少なくなる。これにより、グリセリンの精製コストが削減される。

電気エネルギーと暖房の使用量を減らす

バイオディーゼルは環境に優しい燃料である。環境に優しい燃料であるためには、バイオディーゼルの栽培、収穫、加工に必要なエネルギーが、バイオディーゼルに含まれるエネルギーよりも低くなければならない。Hielscher社の超音波ミキシングを導入することで、バイオディーゼル製造に必要なエネルギー全体が削減されます。Hielscher社の超音波装置は、電気を液体中の超音波混合に変換する際のエネルギー効率が優れている。1000ガロンのバイオディーゼルを生産するために、Hielscherの超音波装置は約7kWhの電力しか使用しない。これはシャーミキサーやハイドロダイナミックミキサーの消費電力よりもはるかに少ないです。これにより、バイオディーゼル工場の年間電気代を削減することができます。

一般に、超音波アシストによるバイオディーゼル・トランスエステル化は、より低いプロセス温度で実施できる。これにより、必要な加熱エネルギーが削減される。