바이오디젤 생산을 위한 초음파 반응기
초음파 반응기는 바이오 디젤 변환 공정의 화학 반응 역학을 향상시킵니다. 이는 더 빠른 에스테르 교환, 더 높은 전환 수율로 이어지며 과도한 메탄올과 촉매를 절약합니다. Hielscher는 모든 규모의 바이오 디젤 생산을위한 초음파 혼합 반응기를 만듭니다. 초음파 반응기는 작고 설치가 쉽고 매우 효율적입니다.
파워 초음파로 바이오디젤 생산 증가 및 가속화
바이오디젤은 식물성 기름, 동물성 지방 또는 폐식용유로 만든 재생 가능하고 깨끗한 연소 연료입니다. 알코올과 촉매를 사용하여 트리글리세라이드를 지방산 메틸 에스테르(FAME)로 변환하는 트랜스에스테르화 반응을 통해 생산할 수 있습니다. 에스테르 교환 반응을 가속화하는 한 가지 방법은 초음파를 사용하는 것인데, 이는 반응물의 혼합 및 물질 전달을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 오일 방울의 파손과 촉매의 분산을 촉진할 수 있습니다.
sonotrode라고도하는 프로브 형 초음파기는 티타늄 막대를 진동시켜 고주파 음파 (일반적으로 20kHz에서 30kHz 범위)를 생성하는 장치입니다. 초음파는 액체를 통해 전파되어 고압 및 저압 영역을 생성하여 캐비테이션 기포가 빠르게 형성되고 붕괴됩니다. 기포의 붕괴는 강렬한 국부 가열 및 냉각, 높은 전단력 및 충격파를 생성하여 에스테르 교환 공정의 반응 속도와 효율성을 증가시킬 수 있습니다.
초음파기 UIP16000hdT 32MMGY 바이오디젤을 처리할 수 있습니다.
초음파 바이오 디젤 생산의 장점
바이오 디젤 합성을 위해 프로브 형 초음파를 사용하면 다음과 같은 이점이 있습니다.
- 더 빠른 반응 속도: 초음파는 반응물의 질량 전달을 증가시키고 트랜스에스테르 화 반응을 가속화하여 반응 시간을 줄이고 바이오 디젤의 수율을 증가시킬 수 있습니다.
- 더 높은 수율과 순도: 초음파 바이오디젤 공정은 촉매의 분산과 반응 혼합물의 균질성을 개선하여 바이오디젤의 수율과 순도를 높입니다. 초음파를 사용하면 폐식용유와 같은 가장 낮은 품질의 공급 원료를 사용하여 고품질 바이오 디젤로 전환 할 수 있습니다.
- 낮은 에너지 소비: 초음파를 사용하면 반응 혼합물을 혼합하고 가열하는 데 필요한 에너지와 필요한 촉매의 양이 줄어들어보다 지속 가능하고 비용 효율적인 공정이 가능합니다.
- 유연성 및 확장성: Hielscher 프로브 형 초음파 발생기 및 반응기는 바이오 디젤의 소규모 및 대규모 생산에 모두 사용할 수 있으며 기존 생산 공정에 쉽게 통합 할 수 있습니다.
요약하면, 이는 바이오 디젤 합성을위한 Hielscher 초음파 발생기 및 초음파 반응기의 사용이 반응 속도, 수율, 순도, 에너지 소비 및 확장 성 측면에서 상당한 이점을 제공하여 재생 가능한 연료의 지속 가능한 생산을위한 수익성있는 기술이된다는 것을 의미합니다.
초음파 바이오디젤 반응기는 비용을 절감하고 바이오디젤 수율을 높입니다.
과도한 메탄올과 촉매는 바이오디젤 생산에서 중요한 비용 요소입니다. Hielscher 초음파 반응기는 메탄올을 공급 원료와 혼합하기 위해 강렬한 캐비테이션 전단을 사용합니다. 이를 통해 메탄올 방울을 훨씬 더 작게 만들어 메탄올 및 촉매 활용도를 높일 수 있습니다. 따라서 과잉 메탄올과 촉매가 덜 필요합니다. 그 외에도 캐비테이션은 반응 역학에 영향을 미쳐 더 빠르고 완전한 에스테르 교환으로 이어집니다.
초음파 에스테르 화는 FFA가 많은 저급 공급 원료를 에스테르로 환원 한 전처리 단계입니다. 초음파 에스테르 교환의 2 단계에서 트리글리세라이드는 바이오 디젤 (FAME)으로 전환됩니다.
중소 규모 초음파 바이오디젤 반응기
최대 9 톤 / 시간 (2900 갤런 / 시간)의 중소형 바이오 디젤 생산 시스템의 경우 Hielscher는 UIP500hdT (500 와트), UIP1000hdT (1000 와트), UIP1500hdT (1500 와트) 또는 UIP2000hdT (2000 와트)를 제공합니다. 이 4개의 초음파 인라인 반응기는 매우 컴팩트하여 통합 또는 개조가 용이합니다. 혹독한 환경에서 중부하 작업용으로 제작되었습니다. 아래에서 다양한 생산 속도에 권장되는 반응기 설정을 찾을 수 있습니다.
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톤/시간
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갤런/시간
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|---|---|---|
| 1배 UIP500hdt 님 |
0.25에서 0.5
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80에서 160
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| 1배 UIP1000hdt |
0.5에서 1.0
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160에서 320
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| 1배 UIP1500hdT 님 |
0.75에서 1.5
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240에서 480
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| 1배 UIP2000hdT 님 |
1.0에서 2.0
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320에서 640
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| 2배 UIP1500hdT 님 |
1.5에서 3.0
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480에서 960
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| 2배 UIP2000hdT 님 |
2.0에서 4.0
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640 년에서 1280 년
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| 4배 UIP1500hdT 님 |
3.0에서 6.0
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960 년에서 1920 년
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| 4배 UIP2000hdT 님 |
4에서 8
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1280 년에서 2560 년
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본격적인 산업용 초음파 바이오디젤 반응기
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산업용 바이오 디젤 생산 공장의 경우 Hielscher는 UIP4000hdT (4000 와트), UIP6000hdT (6000 와트), UIP10000hdT (10000 와트) 및 UIP16000hdT (16000 와트)를 제공합니다. 인라인 반응기가 있는 이 초음파 균질화기는 높은 유속에서 바이오디젤의 연속 생산을 위해 설계되었습니다. 4 개의 초음파 균질화기는 모두 스테인레스 스틸 캐비닛에서 사용할 수 있습니다. 수직 설치는 설치 또는 개조를 위한 최소한의 바닥 공간이 필요합니다. 아래에서 일반적인 산업 가공 속도에 대한 권장 설정을 찾을 수 있습니다.
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톤/시간
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갤런/시간
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|---|---|---|
| 3배 UIP4000hdt 님 |
6.0에서 12.0
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1920 년에서 3840 년
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| 5배 UIP4000hdt 님 |
10.0에서 20.0
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3200에서 6400
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| 3배 UIP10000hdT 님 |
15.0에서 30.0
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4800에서 9600
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| 3배 UIP16000hdT 님 |
24.0에서 48.0
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7680에서 15360
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| 5배 UIP16000hdT 님 |
40.0에서 80.0
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12800에서 25600
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오일과 메탄올의 인라인 초음파 혼합
초음파 혼합 반응기는 탱크 교반기 및 기타 동적 전단 혼합기를 대체합니다. 일반적으로 초음파 바이오 디젤 반응기는 오일과 메탄올 (촉매 포함)의 두 가지 공급 스트림을 혼합하기 위해 설치됩니다. 이를 위해 조잡한 프리믹스가 초음파 인라인 반응기를 통해 펌핑되며, 여기서 초음파 캐비테이션은 2-10초 내에 두 시약을 혼합하고 유화합니다. 이것은 인라인 믹싱 프로세스입니다. 혼합물이 플로우 셀 반응기에서 나오면 글리세린은 60분 이내에 중력에 의해 분리됩니다. 또는 몇 분의 반응 시간 후에 초음파 처리 된 혼합물을 원심 분리기에 공급할 수 있습니다. 인라인 혼합은 기존 배치 공정에 비해 사용되는 탱크의 수와 부피를 줄입니다. 이를 통해 자본 활용도를 높일 수 있습니다.
초음파 에스테르화 및 에스테르 교환은 배치 또는 연속 인라인 공정으로 실행할 수 있습니다. 이 차트는 바이오디젤(FAME) 트랜스에스테르화(transesterfication)를 위한 초음파 인라인 공정을 보여줍니다.
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관련 정보
문헌 / 참고문헌
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- Hielscher Ultrasonics: Ultrasonic Mixing for Biodiesel Production
