ბიოდიზელი ულტრაბგერით გაუმჯობესებული (ტრანს-) ესტერიფიკაციის საშუალებით

ბიოდიზელის სინთეზირება ხდება ტრანსესტერიფიკაციის გზით, ბაზის კატალიზატორის გამოყენებით. ამასთან, თუ გამოიყენება ნედლეული, როგორიცაა დაბალი ხარისხის ნარჩენების ბოსტნეული, მაღალი თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავების შემცველობით, საჭიროა ესტერიფიკაციის ქიმიური წინასწარი დამუშავების ეტაპი მჟავა-კატლატილის გამოყენებით. ულტრასონიკაცია და მისი სონოქიმიური და სომექანიკური ეფექტები ხელს უწყობს რეაქციის ორივე ტიპს და მკვეთრად ზრდის ბიოდიზელის გარდაქმნის ეფექტურობას. ულტრაბგერითი ბიოდიზელის წარმოება მნიშვნელოვნად უფრო სწრაფია, ვიდრე ჩვეულებრივი ბიოდიზელის სინთეზი, იწვევს ბიოდიზელის მეტ მოსავლიანობას და ხარისხს და ზოგავს რეაგენტებს, როგორიცაა მეთანოლი და კატალიზატორი.

ბიოდიზელის გარდაქმნა დენის ულტრაბგერითი საშუალებით

ბიოდიზელისთვის ცხიმოვანი მჟავების ეთერები წარმოიქმნება მცენარეული ზეთებისა და ცხოველური ცხიმების ტრანსსტერიფიკაციით (მაგ., კილო). ტრანსესტერიფიკაციის რეაქციის დროს გლიცეროლის კომპონენტი ჩანაცვლებულია სხვა ალკოჰოლით, მაგალითად, მეთანოლით. თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავების მაღალი შემცველობა, მაგალითად, ნარჩენების მცენარეული ზეთები (WVO), საჭიროებს მჟავა ესტერიფიკაციის წინასწარ დამუშავებას, რათა თავიდან იქნას აცილებული საპნის წარმოქმნა. ეს მჟავა კატალიზის პროცესი ძალიან ნელი რეაქციაა, როდესაც იგი ხორციელდება როგორც ჩვეულებრივი სურათების მეთოდი. ნელი ესტერიფიკაციის პროცესის დაჩქარების გამოსავალია ელექტროენერგიის ულტრაბგერითი გამოყენება. Sonication აღწევს რეაქციის სიჩქარის მნიშვნელოვან გაუმჯობესებას, გარდაქმნას და ბიოდიზელის მოსავლიანობას, რადგან მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი სონოქიმიური მოქმედება ხელს უწყობს და აძლიერებს მჟავას კატალიზს. ულტრაბგერითი კავიტაცია უზრუნველყოფს სონომექანიკურ ძალებს, ანუ მაღვიძარა შერევას, ასევე სონოქიმიურ ენერგიას. ულტრაბგერითი ზემოქმედების ორივე ეს ტიპი (სონომექანიკური და სონოქიმიური) აქცევს მჟავასთან კატალიზირებულ ესტერიფიკაციას სწრაფ რეაქციად, რაც მოითხოვს ნაკლებ კატალიზატორს.

ინფორმაციის მოთხოვნა




გაითვალისწინეთ ჩვენი კონფიდენციალურობის პოლიტიკა.


3x UIP1000hdT ultrasonicators for highly efficient biodiesel transesterification

ულტრაბგერითი შერევა აუმჯობესებს ბიოდიზელის კონვერსიის მაჩვენებელს, ზრდის მოსავლიანობას და ზოგავს ზედმეტ მეთანოლსა და კატალიზატორს. სურათი გვიჩვენებს 3x UIP1000hdT (თითოეული 1 კვტ ულტრაბგერითი სიმძლავრე) ხაზოვანი დამუშავებისთვის.

Ultrasonic transesterification improves biodiesel conversion.

ტრიგლიცერიდების ტრანსსერიფიკაცია ბიოდიზელში (FAME) sonication- ის გამოყენებით იწვევს დაჩქარებულ რეაქციას და მნიშვნელოვნად მაღალ ეფექტურობას.

როგორ მუშაობს ულტრაბგერითი ბიოდიზელის კონვერტაცია?

ტრანსსტერიფიკაციის სხვადასხვა ფაზებს შორის ულტრასონიფიკაცია (რომელსაც ზოგჯერ ალკოჰოლიზსაც უწოდებენ) და ესტერიფიკაცია ემყარება შერევის გაძლიერებას, აგრეთვე სითბოს და მასის გაზრდილ გადაცემას. ულტრაბგერითი შერევა ემყარება აკუსტიკური კავიტაციის პრინციპს, რაც ხდება სითხეში ვაკუუმის ბუშტების გაჟღენთის შედეგად. აკუსტიკური კავიტაცია ხასიათდება მაღალეფექტური ძალებით და ტურბულენტებით, ასევე ძალიან მაღალი წნევის და ტემპერატურის დიფერენცირებით. ეს ძალები ხელს უწყობენ ტრანსსტერიფიკაციის / ესტერიფიკაციის ქიმიურ რეაქციას და აძლიერებენ მასისა და სითბოს გადაცემას, რითაც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებენ ბიოდიზელის გარდაქმნის რეაქციას.
ულტრაბგერითი საშუალებების გამოყენება ბიოდიზელის გარდაქმნის დროს მეცნიერულად და ინდუსტრიულად დამტკიცებულია პროცესის ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად. პროცესის ეფექტურობის გაუმჯობესება შეიძლება განპირობებული იყოს ენერგიის მოხმარების შემცირებით და საოპერაციო ხარჯებით და ალკოჰოლის (მაგ., მეთანოლის), ნაკლები კატალიზატორისა და მნიშვნელოვნად შემცირებული რეაქციის დროით. ენერგიის ღირებულება გათბობისთვის აღმოიფხვრება, ვინაიდან მოთხოვნა არ არის გარე გათბობისთვის. გარდა ამისა, ბიოდიზელსა და გლიცერინს შორის ფაზური გამოყოფა უფრო მარტივია, ფაზის გამოყოფის მოკლე დროით. ბიოდიზელის წარმოებაში ულტრაბგერითი კომერციული გამოყენების მნიშვნელოვანი ფაქტორია ნებისმიერი მასშტაბის მარტივი მასშტაბი, საიმედო და უსაფრთხო ოპერაცია, ასევე ულტრაბგერითი აღჭურვილობის სიმტკიცე და საიმედოობა (ინდუსტრიული სტანდარტი, რომელსაც შეუძლია მუდმივად იმუშაოს 24/7 / 365 სრული დატვირთვით).

Hielscher ultrasonic reactor for biodiesel transesterification with superior process efficiency

ულტრაბგერითი ინდუსტრიული სისტემა დინების უჯრედით, ბიოდიზელის ხაზოვანი ეთერიფიკაციისა და ტრანსესტერიფიკაციისთვის.

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

ულტრაბგერითი ესტერიფიკაცია და ტრანსსტერიფიკაცია შეიძლება ჩატარდეს როგორც სურათების ან უწყვეტი შინაგანი პროცესის. დიაგრამაზე ნაჩვენებია ულტრაბგერითი შინაგანი პროცესი ბიოდიზელის (FAME) ტრანსესტერიფიკაციისთვის.


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

ულტრაბგერითი ესტერიფიკაცია და ტრანსსტერიფიკაცია შეიძლება ჩატარდეს როგორც სურათების ან უწყვეტი შინაგანი პროცესის. ეს სქემა გვიჩვენებს ულტრაბგერითი სურათების პროცესს ბიოდიზელის გარდაქმნისთვის.

ინფორმაციის მოთხოვნა




გაითვალისწინეთ ჩვენი კონფიდენციალურობის პოლიტიკა.


ულტრაბგერითი დახმარებით ბიოდიზელის ორსაფეხურიანი კონვერტაცია მჟავე და ფუძეზე კატალიზირებული რეაქციის საფეხურების გამოყენებით

FFA- ს მაღალი შემცველობის მქონე საწყობებისთვის, ბიოდიზელის წარმოება ხორციელდება მჟავას ან ფუძეზე კატალიზირებული რეაქციის სახით, ორ ეტაპად. ულტრაბგერითი რეაქცია ხელს უწყობს ორივე ტიპის რეაქციას, მჟავასთან კატალიზირებული ესტერიფიკაცია და ბაზასთან კალიზირებული ტრანსესტერიფიკაცია:

მჟავით კატალიზირებული ესტერიფიკაცია ულტრაბგერით

ნედლეულის თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავების ჭარბი სამკურნალოდ საჭიროა ესტერიფიკაციის პროცესი. გოგირდმჟავა ჩვეულებრივ გამოიყენება როგორც მჟავა კატალიზატორი.

  • მოამზადეთ საკვები მასალები დამაბინძურებლებისგან და წყლისგან გაფილტვრით და დახვეწით.
  • დაითხოვეთ კატალიზატორი, კერძოდ გოგირდმჟავა, მეთანოლში. კატალიზატორის / მეთანოლისა და საკვების ნაკადის მიწოდება სითბოს გადამცველისა და სტატიკური შემრევის საშუალებით ნედლი წინასწარი ნარევის მისაღებად.
  • კატალიზატორისა და საკვების წინასწარი ნარევი პირდაპირ ულტრაბგერითი რეაქციის პალატაში გადადის, სადაც მოქმედებს ულტრაიისფერი შერევა და სონოქიმია და თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავები გარდაიქმნება ბიოდიზელად.
  • დაბოლოს, დაასველეთ პროდუქტი და მიირთვით ორი მეორე ეტაპზე - ულტრაბგერითი ტრანსსტერიფიკაცია. მჟავე სველი მეთანოლი აღდგენის, გამოშრობისა და განეიტრალების შემდეგ მზად არის განმეორებით გამოსაყენებლად.
  • ძალზე მაღალი FFA, რომელიც შეიცავს საწყის ობიექტებს, შეიძლება საჭირო გახდეს რეცირკულაციის დაყენება, რათა შეამცირონ FFA გონივრულ დონეზე ტრანსსტერიფიკაციის ეტაპამდე.

ესტერიფიკაციის რეაქცია მჟავა კატალიზატორის გამოყენებით:
FFA + ალკოჰოლი → ესტერი + წყალი

ბაზაზე კატალიზირებული ტრანსესტერიფიკაცია ულტრაბგერით

პირველადი მასალები, რომელსაც ახლა მხოლოდ მცირე რაოდენობით FFA აქვს, შეიძლება პირდაპირ გადავიდეს ტრანსესტერიფიკაციის ეტაპზე. ყველაზე ხშირად ნატრიუმის ჰიდროქსიდი ან კალიუმის ჰიდროქსიდი (NaOH, KOH) გამოიყენება როგორც ბაზის კატალიზატორი.

  • დაითხოვეთ კატალიზატორი, კერძოდ კალიუმის ჰიდროქსიდი, მეთანოლში და მიირთვით კატალიზატორის / მეთანოლის და წინასწარ დამუშავებული საკვების ნაკადები სტატიკური მიქსერის საშუალებით, რომ მიიღოთ ნედლი წინასწარი ნარევი.
  • წინასწარ შეურიეთ უშუალოდ ულტრაბგერითი რეაქციის პალატა კავიტაციური მაღალძრავიანი შერევისა და სონოქიმიური მკურნალობისთვის. ამ რეაქციის პროდუქტებია ალკილის ეთერები (მაგ., ბიოდიზელი) და გლიცერინი. გლიცერინის გამოყოფა შესაძლებელია დალექვით ან ცენტრიფუგით.
  • ულტრაბგერით წარმოებული ბიოდიზელი არის მაღალი ხარისხის და დამზადებულია სწრაფი, ენერგოეფექტური და ეკონომიურად ეფექტური მეთანოლის და კატალიზატორის დაზოგვით.

ტრანსესტერიფიკაციის რეაქცია ბაზის კატალიზატორის გამოყენებით:
ზეთი / ცხიმი + ალკოჰოლი → ბიოდიზელი + გლიცერინი

მეთანოლის გამოყენება & მეთანოლის აღდგენა

მეთანოლი არის მთავარი კომპონენტი ბიოდიზელის წარმოების დროს. ულტრაბგერითი ბიოდიზელის გარდაქმნა საშუალებას იძლევა მნიშვნელოვნად შემცირდეს მეთანოლი. თუ ახლა ფიქრობთ, რომ "მე არ მაინტერესებს ჩემი მეთანოლის გამოყენება, ვინაიდან მას მაინც ვიღებ", შეიძლება ხელახლა იფიქროთ და გაითვალისწინოთ ენერგიის გადაჭარბებული ღირებულება, რომელიც გამოიყენება აორთქლების ეტაპზე (მაგ. დისტილაციის სვეტის გამოყენებით) საჭიროა მეთანოლის გამოყოფა და გადამუშავება.
ჩვეულებრივ, მეთანოლი მოიხსნება მას შემდეგ, რაც ბიოდიზელი და გლიცერინი გამოიყოფა ორ ფენად, რაც ხელს უშლის რეაქციის შეცვლას. შემდეგ მეთანოლი იწმინდება და გადამუშავდება პროცესის დასაწყისში. ულტრაბგერითი მეთოდით ესტერიფიკაციისა და ტრანსსტერიფიკაციის საშუალებით ბიოდიზელის წარმოებას თქვენ შეძლებთ მკვეთრად შეამციროთ მეთანოლის გამოყენება და ამით შეამციროთ ენერგიის გადაჭარბებული ხარჯები მეთანოლის აღდგენისთვის. Hielscher ულტრაბგერითი რეაქტორების გამოყენება საჭირო რაოდენობით ჭარბ მეთანოლს ამცირებს 50% -ით. მოელური თანაფარდობა 1: 4 ან 1: 4.5 (ზეთი: მეთანოლი) შორის საკმარისია უმეტესი საკვებისთვის, Hielscher ულტრაბგერითი შერევის გამოყენებისას.

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

ულტრაბგერითი ესტერიფიკაცია არის წინასწარი მკურნალობის ეტაპი, რამაც შეამცირა დაბალი ხარისხის საკვების მაღალი შემცველობა FFA– ებად ესტერებად. ულტრაბგერითი ტრანსსტერიფიკაციის მე -2 ეტაპზე ტრიგლიცერიდები გარდაიქმნება ბიოდიზელად (FAME).

ინფორმაციის მოთხოვნა




გაითვალისწინეთ ჩვენი კონფიდენციალურობის პოლიტიკა.


ულტრაბგერითი გაზრდილი ბიოდიზელის კონვერტაციის ეფექტურობა – მეცნიერულად დამტკიცებულია

მრავალრიცხოვანმა მკვლევარმა ჯგუფმა გამოიკვლია ბიოდიზელის ულტრაბგერითი ტრანსსტერიფიკაციის მექანიზმი და შედეგები. მაგალითად, სებაიან დარვინის სამეცნიერო ჯგუფმა აჩვენა, რომ ულტრაბგერითი კავიტაციამ გაზარდა ქიმიური აქტივობა და რეაქციის სიჩქარე, რამაც მნიშვნელოვნად გაზარდა ესტერების წარმოქმნა. ულტრაბგერითი ტექნიკამ შეამცირა ტრანსესტერიფიკაციის რეაქციის დრო 5 წუთამდე – მექანიკური აღვივების დამუშავების 2 საათთან შედარებით. ტრიგლიცერიდის (TG) FAME– ში გადაქცევამ ულტრასონიკაციის შედეგად მიიღო 95,6929% ვტ – ით მეთანის და ნავთობის მოლური თანაფარდობით 6: 1 და 1% ვტ ნატრიუმის ჰიდროქსიდი, როგორც კატალიზატორი. (შდრ. დარვინი და სხვ. 2010)

ბიოდიზელის დამუშავების საშუალო და მასშტაბური ულტრასონიკატორები

Hielscher Ultrasonics’ ამარაგებს მცირე და საშუალო ზომის, ასევე მსხვილ ინდუსტრიულ ულტრაბგერით პროცესორებს ნებისმიერი მოცულობის ბიოდიზელის ეფექტური წარმოებისთვის. ულტრაბგერითი სისტემის ნებისმიერი მასშტაბის შეთავაზებით, Hielscher- ს შეუძლია იდეალური გადაწყვეტა როგორც მცირე მწარმოებლებისთვის, ასევე მსხვილი კომპანიებისთვის. ულტრაბგერითი ბიოდიზელის გარდაქმნა შესაძლებელია ოპერაციულად როგორც სურათების ან უწყვეტი შინაგანი პროცესის სახით. ინსტალაცია და ექსპლუატაცია მარტივია, უსაფრთხოა და იძლევა საიმედოდ მაღალ ბიოდიზელის ხარისხის შედეგებს.
ქვემოთ ნახავთ რეაქტორის რეკომენდებულ პარამეტრებს, წარმოების სიჩქარის ფართო სპექტრისთვის.

ტონა / სთ
gal / hr
1x UIP500hdT
0.25-დან 0.5-მდე
80-დან 160 წლამდე
1x UIP1000hdT
05 დან 1.0
160-დან 320-მდე
1x UIP1500hdT
0.75 დან 1.5
240-დან 480 წლამდე
2x UIP1000hdT
1.0-დან 2.0-მდე
320-დან 640-მდე
2x UIP1500hdT
1.5-დან 3.0-მდე
480-დან 960 წლამდე
4x UIP1500hdT
3.0-დან 6.0-მდე
960 დან 1920 წ
6x UIP1500hdT
4.5-დან 9.0-მდე
1440-დან 2880 წლამდე

დაგვიკავშირდით! / გვკითხე ჩვენ!

სთხოვეთ დამატებითი ინფორმაციის მისაღებად

გთხოვთ, გამოიყენოთ ქვემოთ მოცემული ფორმა, რომ მოითხოვოთ დამატებითი ინფორმაცია ულტრაბგერითი პროცესორების, აპლიკაციების და ფასის შესახებ. მოხარული ვიქნებით, რომ ჩვენთან ერთად ვიმსჯელოთ თქვენს პროცესზე და შემოგთავაზოთ ულტრაბგერითი სისტემა, რომელიც აკმაყოფილებს თქვენს მოთხოვნებს!









გთხოვთ გაითვალისწინოთ ჩვენი კონფიდენციალურობის პოლიტიკა.


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

Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებს ლაბორატორიული, საპილოტე და სამრეწველო მასშტაბის პროგრამების, დისპერსიის, ემულგირებისა და მოპოვების შერევისთვის.



ლიტერატურა / ცნობები


ფაქტები Worth Knowing

ბიოდესელის წარმოება

ბიოდიზელი წარმოიქმნება, როდესაც ტრიგისერიდები თავისუფალ ცხიმიან მეთილის ეთერში გადააქვთ (FAME) ქიმიური რეაქციის საშუალებით, რომელიც ტრანსესტერიფიკაციის სახელით არის ცნობილი. ტრანსესტერიფიკაციის რეაქციის დროს მცენარეულ ზეთებში ან ცხოველურ ცხიმებში ტრიგილცერიდები რეაგირებენ კატალიზატორის (მაგ., კალიუმის ჰიდროქსიდი ან ნატრიუმის ჰიდროქსიდი) თანდასწრებით პირველადი ალკოჰოლთან (მაგ., მეთანოლი). ამ რეაქციის დროს ალკილის ეთერები წარმოიქმნება მცენარეული ზეთის ან ცხოველური ცხიმის საკვებისგან. ტრიგლიცერიდები არის გლიცერიდები, რომლებშიც გლიცერინი ესთერფირდება გრძელი ჯაჭვის მჟავებით, ცნობილია ცხიმოვანი მჟავებით. ეს ცხიმოვანი მჟავები უხვად არის მცენარეულ ზეთსა და ცხოველურ ცხიმებში. ვინაიდან ბიოდიზელის წარმოება შესაძლებელია სხვადასხვა საკვები წყაროებიდან, მაგალითად, ქალწული მცენარეული ზეთებით, ნარჩენების მცენარეული ზეთებით, გამოყენებული შემწვარი ზეთებით, ცხოველური ცხიმებით, როგორიცაა კილოთი და ღორის ქონი, თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავების (FFA) რაოდენობა შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს. ტრიგლიცერიდების თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავების პროცენტული წილი არის გადამწყვეტი ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენს ბიოდიზელის წარმოების პროცესზე და შედეგად ბიოდიზელის ხარისხზე მკვეთრად. თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავების დიდმა რაოდენობამ შეიძლება ხელი შეუშალოს გარდაქმნის პროცესს და გაუარესდეს ბიოდიზელის საბოლოო ხარისხი. მთავარი პრობლემა ის არის, რომ თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავები (FFA) რეაგირებენ ტუტე კატალიზატორებთან, რის შედეგადაც ხდება საპნის წარმოქმნა. საპნის ფორმირება შემდგომში იწვევს გლიცერინის გამოყოფის პრობლემებს. ამიტომ, FFA– ების დიდი რაოდენობით შემცველი საკვების უმეტესობა ძირითადად საჭიროებს წინასწარ დამუშავებას (ე.წ. ესტერიფიკაციის რეაქცია), რომლის დროსაც FFA გარდაიქმნება ეთერებად. ულტრასონიფიკაცია ხელს უწყობს როგორც რეაქციებს, ასევე ტრანსსტერიფიკაციას და ესტერიფიკაციას.

ესტერიფიკაციის ქიმიური რეაქცია

ესტერიფიკაცია არის ორგანული მჟავის (RCOOH) და ალკოჰოლთან (ROH) კომბინირების პროცესი და წარმოქმნის ეთერს (RCOOR) და წყალს.

მეთანოლის გამოყენება მჟავას ესტერიფიკაციაში

როდესაც მჟავას ესტერიფიკაცია გამოიყენება FFA– ების შესამცირებლად საკვებში, უშუალო ენერგეტიკული მოთხოვნები შედარებით დაბალია. ამასთან, წყალი იქმნება ესტერიფიკაციის რეაქციის დროს – სველი, მჟავე მეთანოლის შექმნა, რომელიც უნდა განეიტრალდეს, გაშრეს და აღდგეს. მეთანოლის აღდგენის ეს პროცესი ძვირია.
თუ პირველწყაროებში FFA– ების 20 – დან 40% –მდე ან უფრო მეტი პროცენტული მაჩვენებელიც შეიძლება, საჭიროა მრავალი ნაბიჯის გადადგმა მათი მისაღებ დონემდე დასაყვანად. ეს ნიშნავს, რომ კიდევ უფრო მჟავე, სველი მეთანოლი იქმნება. მჟავე მეთანოლის განეიტრალების შემდეგ, საშრობი მოითხოვს მრავალსაფეხურიან დისტილაციას მნიშვნელოვანი რეფლუქსის სიჩქარით, რის შედეგადაც ხდება ენერგიის ძალიან დიდი გამოყენება.


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 აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორებისგან ლაბორატორია to სამრეწველო ზომა.