Biodiesel iwwer Ultraschall Verbessert (Trans-) Verstäerkung

Biodiesel gëtt iwwer Transesterifikatioun mat engem Basiskatalysator synthetiséiert. Wéi och ëmmer, wann de Rohmaterial wéi niddereggradeg Offallgeméis mat engem héije fräie Fettsäuregehalt benotzt gëtt, ass e chemesche Virbehandlungsschrëtt vun der Verästerung mat engem Säurekatatlyst erfuerderlech. Ultrasonikatioun a seng sonochemesch a sonomechanesch Effekter droen zu béide Reaktiounsarten bäi an erhéijen d'Effizienz vun der Biodiesel Konversioun dramatesch. Ultraschall Biodiesel Produktioun ass wesentlech méi séier wéi déi konventionell Biodiesel Synthese, féiert zu méi héijer Biodiesel Ausbezuelung a Qualitéit a spuert Reagent wéi Methanol a Katalysator.

Biodiesel Konversioun mat Power Ultraschall

Fir Biodiesel, Fettsäureester ginn duerch Transesterifikatioun vu pflanzlechen Ueleger wéi och vun Déierefette produzéiert (z. B. Talg). Wärend der Transesterifikatiounsreaktioun gëtt de Glycerolkomponent duerch en aneren Alkohol ersat, wéi Methanol. Fudder mat engem héijen Inhalt vu fräie Fettsaieren, z.B. Offall pflanzlech Ueleger (WVO), erfuerderen eng Virbehandlung vu Säureveresterung fir Seefebildung ze vermeiden. Dëse Säurekatalyseprozess ass eng ganz lues Reaktioun, wann se als konventionell Batchmethod ausgefouert gëtt. D'Léisung fir de luesen Eesterifikatiounsprozess ze beschleunegen ass d'Applikatioun vum Power Ultraschall. Sonication erreecht eng bedeitend Verbesserung vun der Reaktiounsgeschwindegkeet, der Konversioun an der Biodiesel-Ausbezuelung wéi déi sonochemesch Effekter vum Héichkraaft Ultraschall d'Särekatalyse förderen an intensivéieren. Ultraschall Kavitation bitt sonomechanesch Kräften, dh High-Shear Mëschung, souwéi sonochemesch Energie. Dës zwou Aarte vun Ultraschall Impakt (sonomechanesch a sonochemesch) maachen déi sauer katalyséiert Verstäerkung an eng séier Reaktioun déi manner Katalysator erfuerdert.

Transesterifikatioun vun Triglyceriden a Biodiesel (FAME) mat Opléisung ergëtt eng beschleunegt Reaktioun a wesentlech méi héich Effizienz.

Wéi funktionnéiert Ultraschall Biodiesel Konversioun?

Ultrasonikatioun tëscht verschiddene Phasen an der Transesterifikatioun (och heiansdo Alkoholyse genannt) an Veresterung baséiert op der Verbesserung vun der Mëschung wéi och op enger erhéiter Hëtzt a Massentransfer. Ultraschallmëschung baséiert op dem Prinzip vun der akustescher Kavitation, wat geschitt als Resultat vun der Implodéierung vu Vakuumblasen an der Flëssegkeet. Akustesch Kavitation zeechent sech duerch Héichschéierkräften an Turbulenzen, souwéi ganz héijen Drock an Temperaturdifferenzen. Dës Kräfte förderen d'chemesch Reaktioun vun der Transesterifikatioun / Veresterung a verstäerken d'Mass an d'Hëtzentransfer, wouduerch d'Reaktioun vun der Biodiesel Konversioun wesentlech verbessert gëtt.
D'Uwendung vun Ultraschall bei der Biodiesel Konversioun ass wëssenschaftlech an industriell bewisen datt d'Prozesseffizienz verbessert gëtt. D'Verbesserung vun der Prozesseffizienz kann zu reduzéierter Energieverbrauch a Betribskäschten, an der reduzéierter Benotzung vun Alkohol (dh Methanol), manner Katalysator, a wesentlech verkierzter Reaktiounszäit zougeschriwwe ginn. Energiekäschte fir Heizung ginn eliminéiert well et keng Ufuerderung fir extern Heizung ass. Zousätzlech ass d'Phasentrennung tëscht Biodiesel a Glycerol méi einfach mat enger méi kuerzer Phasentrennungszäit. E wichtege Faktor fir de kommerziellen Asaz vun Ultraschall bei der Biodieselproduktioun ass déi einfach Skala bis zu all Volumen, déi zouverléisseg a sécher Operatioun souwéi d'Rouzitéit an Zouverlässegkeet vun der Ultraschallausrüstung (industrielle Standard, fäeg kontinuéierlech 24/7 / ze lafen 365 ënner voller Belaaschtung).

Ultraschall industriellt System mat Stroumzelle fir Inline Biodiesel Verestéierung an Transesterifikatioun.

Ultraschall assistéiert Zwee Schrëtt Biodiesel Konversioun Uwendung vu Säure- a Basekatalyséierte Reaktiounsschrëtt

Fir Fudderstécker mat engem héije FFA Inhalt gëtt d'Biodiesel Produktioun als Säur oder Basiskatalyséiert Reaktioun an engem zweestufleche Prozess gemaach. Ultraschall dréit zwou béid Typen vu Reaktiounen bäi, déi sauerkatalyséiert Verestéierung wéi och déi basekatalyséiert Transesterifikatioun:

Sauer-katalyséiert Verstäerkung mat Ultraschall

Fir en Iwwerschoss vu gratis Fettsaieren am Nahrungsmëttel ze behandelen, ass de Prozess vun der Veresterung gebraucht. Schwefelsäure gëtt allgemeng als Säurekatalysator benotzt.

• Bereet Rettungsmëttel duerch Filteren a Raffinéiere vu Kontaminanten a Waasser.
• De Katalysator opléisen, nämlech Schwefelsäure, a Methanol. Füttert Stroum vu Katalysator / Methanol an de Fudder duerch e Wärmetauscher an e statesche Mixer fir e raue Virmix ze kréien.
• De Virmix vu Katalysator a Fuddermaterial geet direkt an d'Ultraschall-Reaktiounskammer, wou d'ultrafin Mëschung an d'Sonochemie effektiv ginn an déi fräi Fettsäuren a Biodiesel ëmgewandelt ginn.
• Schlussendlech entwässert d'Produkt a fiddert et zwee déi zweet Stuf - d'Ultraschall-Transesterifikatioun. De sauer naasse Methanol ass nom Erhuelung, der Trocknung an der Neutraliséierung prett fir weiderbenotzen.
• Fir ganz héich FFA mat Nahrungsstécker, kann e Recirculatiouns-Setup erfuerderlech sinn d'FFA op e verstännegen Niveau ze senken virum Transesterifikatiounsschrëtt.

Versterungsreaktioun mat engem Säurekatalysator:
FFA + Alkohol → Ester + Waasser

Basiskatalyséiert Transesterifikatioun mat Ultraschall

De Rettungsmëttel, deen elo nëmme kleng FFAs huet, kann direkt an d'Transesterifikatiounsstuf gefouert ginn. Meeschtens gëtt Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid (NaOH, KOH) als Basiskatalysator benotzt.

• Léist de Katalysator, nämlech Kaliumhydroxid, a Methanol a fiddert d'Stréimunge vu Katalysator / Methanol a virbehandeltem Fudder duerch e statesche Mixer fir eng rau Virmix ze kréien.
• Fütt de Virmix direkt an d'Ultraschall Reaktiounskammer fir d'kavitational High-Shear Mëschung an d'Sonochemikalesch Behandlung. D'Produkter vun dëser Reaktioun sinn Alkylester (dh Biodiesel) a Glycerin. De Glycerin kann duerch Ofsetzen oder duerch Zentrifugéiere getrennt ginn.
• Den Ultraschall produzéierte Biodiesel ass vu qualitativ héichwäerteg a fabrizéiert séier, energieeffizient a kosteneffizient andeems Methanol a Katalysator gespuert gëtt.

Transesterifikatiounsreaktioun mat engem Base Catalyst:
Ueleg / Fett + Alkohol → Biodiesel + Glycerol

Methanol Benotzen & Methanol Erhuelung

Methanol ass e wichtege Bestanddeel bei der Biodiesel Produktioun. D'Ultraschall ugedriwwe Biodiesel Konversioun erlaabt e wesentlech reduzéierte Gebrauch vu Methanol. Wann Dir elo denkt "Et geet mir net ëm mäi Methanolverbrauch, well ech et souwisou erëmkréien", kënnt Dir iwwerdenken an déi iwwerdriwwe héich Energiekäschte berécksiichtegen, déi fir den Verdampfungsschrëtt gëllen (z. B. mat enger Destillatiounssail) ass néideg fir de Methanol ze trennen an ze recycléieren.
Methanol gëtt normalerweis ofgeschaaft nodeems de Biodiesel a Glycerin an zwou Schichten getrennt sinn, wat d'Reaktiounsëmdréckung verhënnert. De Methanol gëtt da gereinegt a recycléiert zréck zum Ufank vum Prozess. Produzéiert Biodiesel iwwer Ultraschall-ugedriwwe Veresterung an Transesterifikatioun, Dir sidd fäeg Är Methanolverbrauch dramatesch ze reduzéieren, wouduerch déi iwwerdriwwen héich Energieausgabe fir Methanol Erhuelung reduzéiert ginn. D'Benotzung vun Hielscher Ultraschallreaktoren reduzéiert den erfuerderleche Betrag iwwerschoss Methanol bis zu 50%. E Molverhältnis tëscht 1: 4 oder 1: 4.5 (Ueleg: Methanol) ass genuch fir déi meescht Fudder, wann Dir Hielscher Ultraschallmëschung benotzt.

Ultraschall erhéicht Biodiesel Conversion Effizienz – Wëssenschaftlech nogewisen

Vill Fuerscher Grupp hunn de Mechanismus an d'Effekter vun der Ultraschall-Transesterifikatioun vu Biodiesel ënnersicht. Zum Beispill huet d'Fuerschungsteam vum Sebayan Darwin bewisen datt Ultraschallkavitation d'chemesch Aktivitéit an d'Reaktiounsgeschwindegkeet erhéicht wat zu enger däitlech erhéiter Esterbildung resultéiert. D'Ultraschall-Technik huet d'Transesterifikatiounsreaktiounszäit op 5 Minutte reduzéiert – am Verglach zu 2 Stonnen fir mechanesch Rührveraarbechtung. Ëmwandlung vun Triglycerid (TG) op FAME ënner Ultraschall krut 95,6929 Gewiicht mat engem Methanol an Ueleg Molverhältnis vu 6: 1 an 1 Gew. Natriumhydroxid als Katalysator. (vgl. Darwin et al. 2010)

Mëttelgréisst a Groussskala Ultraschaller fir Biodiesel Veraarbechtung

Hielscher Ultrasonics’ liefert kleng bis mëttelgrouss wéi och grouss industriell Ultraschallveraarbechter fir déi effizient Produktioun vu Biodiesel zu all Volumen. Ultraschallsystem an all Skala ubitt, Hielscher kann déi ideal Léisung fir kleng Produzenten a grouss Firmen ubidden. Ultraschall Biodiesel Konversioun kann als Batch oder als kontinuéierleche Inline Prozess bedriwwe ginn. D'Installatioun an d'Operatioun ass einfach, sécher a gëtt zouverlässeg héich Ausgänge vun héijer Biodiesel Qualitéit.
Ënnendrënner fannt Dir recommandéiert Reaktor-Setups fir eng Rei Produktiounsraten.