Biodiesel Produktioun & Biodiesel Konversioun
Wann Dir Biodiesel mécht, lues Reaktiounskinetik a schlechte Massentransfer senken Är Biodiesel Planzkapazitéit souwéi Är Biodiesel Ausbezuele a Qualitéit. Hielscher Ultraschallreaktoren verbesseren d'Transesterifikatiounskinetik wesentlech. Dofir sinn manner iwwerschësseg Methanol a manner Katalysator fir Biodieselveraarbechtung erfuerderlech.
Biodiesel gëtt allgemeng a Batchreaktoren produzéiert mat Hëtzt a mechanescher Vermëschung als Energieinput. Ultraschall Kavitational Vermëschung ass eng effektiv Alternativ fir eng besser Mëschung an der kommerziell Biodiesel Veraarbechtung z'erreechen. Ultraschall Kavitatioun bitt déi néideg Aktivéierungsenergie fir d'industriell Biodiesel Transesterifikatioun.
Ultraschall verbessert Transesterifikatioun vu Biodiesel
Biodiesel Produktioun beinhalt typesch eng chemesch Reaktioun genannt Transesterifikatioun, an där en Triglycerid (wéi Geméisueleg, Déierefett, verbrauchte Kachöle) reagéiert mat engem Alkohol (wéi Methanol) a Präsenz vun engem Katalysator fir Biodiesel (Fettsäure Methylester) ze produzéieren. ) a Glycerol. Ultraschallreaktoren kënne benotzt ginn fir den Transesterifikatiounsprozess op verschidde Weeër ze verbesseren, wat zu verschiddene Virdeeler féiert:
- Verbesserte Mëschung: Ultraschallwellen kënnen Kavitatiounsblasen erstellen, déi gewalteg zesummeklappen, déi intensiv Mëschung an Agitatioun vun der Reaktiounsmëschung verursaachen. Dëst féiert zu engem bessere Kontakt tëscht de Reaktanten an dem Katalysator, wat zu enger méi séier a méi kompletter Transesterifikatioun resultéiert.
- Beschleunegt Reaktiounskinetik: Déi héich Energiebedéngungen, déi duerch Ultraschallwellen generéiert ginn, kënnen d'Reaktioun aktivéieren, d'Reaktiounsquote erhéijen an d'Reaktiounszäit reduzéieren, déi néideg ass fir e gegebene Konversiounsniveau z'erreechen. Dëst kann zu méi héije Rendementer a manner Käschte féieren.
- Reduzéiert Katalysatorverbrauch: Ultraschallreaktoren kënnen d'Effizienz vum Katalysatorverbrauch verbesseren andeems se méi aktive Site fir d'Reaktioun ubidden. Dëst bedeit datt manner Katalysator erfuerderlech ass fir deeselwechte Konversiounsniveau z'erreechen, d'Käschten an d'Ëmweltimpakt ze reduzéieren.
- Verbesserte Produktqualitéit: Ultraschallreaktoren kënne Biodiesel produzéieren mat méi nidderegen fräi Fettsäuregehalt, méi héijer Rengheet a bessere kale Floweigenschaften. Dëst ass wéinst der verbesserter Mëschung a méi séierer Reaktiounskinetik, déi d'Bildung vun ongewollten Nebenprodukter a Gëftstoffer minimiséieren.
Dës Virdeeler vun der Ultraschall Biodiesel Veraarbechtung maachen d'Benotzung vun engem Ultraschallreaktor Setup héich ekonomesch well d'Benotzung vun Ultraschallreaktoren d'Effizienz, d'Geschwindegkeet an d'Qualitéit vun der Biodiesel Transesterifikatioun wesentlech verbessert. Dëst bedeit am Zesummenhang datt d'Ultraschall d'Transesterifikatioun an e méi wirtschaftlechen an ëmweltfrëndleche Prozess verwandelt.
Probleemer vu konventionell Biodiesel Vermëschung: Déi konventionell Veresterungsreaktioun an der Batchveraarbechtung tendéiert lues ze sinn, a Phase Trennung vum Glycerin ass Zäitopwendeg, dauert dacks 5 Stonnen oder méi.
Ultraschallreaktoren hëllefen Iech Äre Biodieselprozess ze beschleunegen a gläichzäiteg Är Biodiesel Ausbezuele a Qualitéit zu méi nidderegen Veraarbechtungskäschte erhéijen!
D'Virdeeler vun Ultrasonic Biodiesel Transesterification
- Méi héich Biodiesel Ausbezuele wéinst verbesserte Vermëschung
- Méi Biodiesel Qualitéit
- Benotzt och déi äermst Ueleg als Fudder
- Kontinuéierlech Inline Veraarbechtung
- Manner Methanol
- Manner Katalysator
- Zäit spueren wéinst High-Speed Konversioun
- Energiespuerend
- einfach a sécher Operatioun
- Robustheet a geréng Ënnerhalt
- Héich Leeschtung: 24/7 Operatioun ënner voller Laascht
"Mir ware ganz zefridde mam Hielscher Ausrüstung a Service a mir hunn all Absicht d'Hielscher Ultraschalltechnologie an all eis zukünfteg Bestriewungen opzehuelen."
Todd Stephens, Tulsa Biofuels
Ultrasonics fir Biodiesel Produktioun
Biodiesel gëtt dacks a Batchreaktoren produzéiert. Ultraschall Biodiesel Konversioun erlaabt déi kontinuéierlech Inline Veraarbechtung. Ultrasonication kann e Biodiesel Ausbezuelen iwwer 99% erreechen. Ultraschallreaktoren reduzéieren d'Veraarbechtungszäit vun der konventioneller 1 bis 4 Stonn Batchveraarbechtung op manner wéi 30 Sekonnen. Méi wichteg, d'Ultraschall reduzéiert d'Trennungszäit vu 5 bis 10 Stonnen (mat konventioneller Agitatioun) op manner wéi 60 Minutten. D'Ultraschall hëlleft och d'Quantitéit vum Katalysator ze reduzéieren, déi bis zu 50% erfuerderlech ass wéinst der verstäerkter chemescher Aktivitéit an der Präsenz vu Kavitatioun. Wann Dir Ultraschall benotzt, gëtt d'Quantitéit un iwwerschësseg Methanol och reduzéiert. En anere Virdeel ass déi resultéierend Erhéijung vun der Rengheet vum Glycerin.
Ultraschall Biodiesel Produktioun Schrëtt fir Schrëtt:
- d'Pflanzöl oder Déierefett gëtt gemëscht mam Methanol (wat Methylester mécht) oder Ethanol (fir Ethylester) a Natrium oder Kaliummethoxid oder Hydroxid
- d'Mëschung gëtt erhëtzt, zB op Temperaturen tëscht 45 a 65°C
- déi erhëtzt Mëschung gëtt fir 5 bis 15 Sekonnen sonicated inline
- Glycerin fällt eraus oder gëtt mat Zentrifugen getrennt
- den ëmgebaute Biodiesel gëtt mat Waasser gewascht
Am allgemengen gëtt d'Sonicatioun bei engem erhöhten Drock (1 bis 3bar, Jauge-Drock) mat enger Fudderpompel an engem justierbare Réckdruckventil nieft der Flowzelle gemaach.
Industriell Biodiesel Konversioun brauch net vill Ultraschallenergie. D'tatsächlech Energiebedarf kann op Benchtop Skala bestëmmt ginn mat zB en 1kW Ultraschallprozessor wéi den UIP1000hdT. All Resultater vun esou Bench-Top Tester kënnen linear opgebaut ginn an ouni Probleemer. Wann néideg, sinn ATEX-zertifizéiert Ultraschallapparater verfügbar, wéi z UIP1000-Exd.
Hielscher liwwert industriell Ultraschall Biodiesel Veraarbechtungsausrüstung, weltwäit. Mat Ultraschallprozessoren vu bis zu 16kW Kraaft pro eenzegen Apparat, gëtt et keng Limit an der Gréisst vun der Biodiesel-Planz oder der Veraarbechtungskapazitéit.
Käschte vun der Ultraschall Biodiesel Fabrikatioun
Ultrasonication ass en effektive Mëttel fir d'Reaktiounsgeschwindegkeet an d'Konversiounsquote an der kommerziell Biodieselproduktioun ze erhéijen. Ultrasonic Veraarbechtungskäschte entstinn haaptsächlech aus der Investitioun fir Ultraschallausrüstung, Utility Käschten an Ënnerhalt. Déi aussergewéinlech Energieeffizienz vun Hielscher Ultraschaller hëlleft d'Utilitykäschten ze reduzéieren an doduerch dëse Prozess nach méi gréng ze maachen. Déi resultéierend Käschten fir d'Ultraschall variéieren tëscht 0.1ct an 1.0ct pro Liter (0.4ct bis 1.9ct / Gallon) wann se op kommerziell Skala benotzt ginn.
Liest méi iwwer d'Prozeseffizienz a wirtschaftlech Virdeeler vun der Ultraschallbiodieselproduktioun!
Kleng Skala Ultrasonic Biodiesel Setup
Ultrasonication kann fir d'Konversioun vun Ueleg an Biodiesel op all Skala benotzt ginn. D'Bild hei drënner weist e klenge Skala Setup fir d'Veraarbechtung vu 60-70L (16 bis 19 Gallonen). Dëst ass den typesche Setup fir initial Studien a Prozessdemonstratioun.
- een Ultraschall (zB UIP500hdT oder UIP1000hdT) mat Booster, Sonotrode a Flowzelle
- Muecht Meter fir Meter Muecht an Energie
- 80L Veraarbechtungstank (Plastik, zB HDPE)
- Heizelement (1 bis 2 kW)
- 10L Katalysator Premix Tank (Plastik, zB HDPE)
- Katalysator Premixer (Rührer)
- Pompel (Zentrifuge, Mono oder Gang) fir ca. 10 bis 20 l/min bei 1 bis 3 barg
- Réckdruckventil fir den Drock an der Flowzelle unzepassen
- Drockmeter fir d'Messung vum Fudderdrock
Ultraschallreaktoren fir Superior Biodiesel Veraarbechtung
Hielscher Ultrasonics bitt High-Performance Ultrasonic Prozessoren a Reaktoren, déi Är Biodieselproduktioun duerch méi héich Biodiesel Ausbezuelen verbesseren, verbessert Biodieselqualitéit, reduzéierter Veraarbechtungszäit a manner Produktiounskäschte.
Kleng a mëttel Skala Ultraschallreaktoren fir Biodiesel Transesterifikatioun
Fir kleng a mëttelgrouss Biodiesel Produktioun vu bis zu 9ton/h (2900 gal/hr), Hielscher bitt Iech den UIP500hdT (500 Watt), UIP1000hdT (1000 Watt), UIP1500hdT (1500 Watt), an UIP20000hdT (20) High-Shear Mixer mat Flow-Through Reaktoren fir zouverlässeg an effizient Inline Biodiesel Veraarbechtung. Dës véier Ultraschallreaktoren si ganz kompakt, einfach z'integréieren oder retrofit. Si si fir schwéier Operatioun an haarden Ëmfeld gebaut. Drënner fannt Dir recommandéiert Reakteropstellunge fir eng Rei vu Produktiounsraten.
tonn/hr
|
gal/hr
|
|
---|---|---|
1x vun UIP500hdT (500 Watt) |
0.25 ze 0,5
|
80 bis 160
|
1x vun UIP1000hdT (1000 Watt) |
0.5 ze 1.0
|
160 bis 320
|
1x vun UIP1500hdT (1500 Watt) |
0.75 ze 1,5
|
240 bis 480
|
1x vun UIP2000hdT (2000 Watt) |
1,0 bis 2,0
|
320 bis 640
|
2x vun UIP2000hdT (2000 Watt) |
2,0 bis 4,0
|
640 bis 1280
|
4x vunUIP1500hdT (1500 Watt) |
3,0 bis 6,0
|
960 bis 1920
|
6x vun UIP1500hdT (1500 Watt) |
4,5 bis 9,0
|
1440 bis 2880
|
6x vun UIP2000hdT (2000 Watt) |
6.0 bis 12.0 Uhr
|
1920 bis 3840
|
Ganz grouss Duerchmiesser Industrie Biodiesel Reaktoren
Fir industriell Veraarbechtung Biodiesel Produktiounsanlagen Hielscher bitt den UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), 10000 (10kW), an UIP16000hdT (16kW) Ultraschallhomogenisatoren! Dës Ultraschallprozessoren si fir d'kontinuéierlech Veraarbechtung vun héije Flowraten entwéckelt. D'UIP4000hdT, UIP6000hdT an UIP10000 kënnen an Standard Mier Fracht Container integréiert ginn. Alternativ sinn all véier Prozessormodeller an Edelstahlkabinetten verfügbar. Eng oprecht Installatioun erfuerdert minimal Plaz. Drënner fannt Dir recommandéiert Setups fir typesch industriell Veraarbechtungsraten.
tonn/hr
|
gal/hr
|
1x vun UIP6000hdT (6000 Watt) |
3,0 bis 6,0
|
960 bis 1920
|
---|---|---|
3x vun UIP4000hdT (4000 Watt) |
6.0 bis 12.0 Uhr
|
1920 bis 3840
|
5x vun UIP4000hdT (4000 Watt) |
10.0 bis 20.00 Uhr
|
3200 bis 6400
|
3x vun UIP6000hdT (6000 Watt) |
9.0 bis 18.00 Uhr
|
2880 bis 5880
|
3x vun UIP10000 (10.000 Watt) |
15.00 bis 30.00 Uhr
|
4800 bis 9600
|
3x vun UIP16000hdT (16.000 Watt) |
24,0 bis 48,0
|
7680 bis 15360
|
5x vun UIP16000hdT |
40,0 bis 80,0
|
12800 bis 25600
|
Kontaktéiert eis! / Frot eis!
Frost & Sullivan Technology Innovatioun vum Joer
Hielscher Ultrasonics krut de prestigiéisen Frost a Sullivan Technology Innovation of the Year Award als Unerkennung vun der Firma Entwécklung vun der neier Ultrasonic Technologie fir Bio-Diesel Produktioun.
Klickt hei fir méi iwwer de Frost a Sullivan Award fir Hielscher Ultrasonics Biodieselreaktoren ze liesen!
transesterification – D'chemesch Konversioun vu Biodiesel
D'Fabrikatioun vu Biodiesel aus pflanzlechen Ueleger (z.B. Soja, Canola, Jatropha, Sonneblummen), Algen, Déierefetter souwéi Offall Kachueleg, beinhalt d'Basiskatalyséiert Transesterifikatioun vu Fettsäuren mat Methanol oder Ethanol fir déi entspriechend Methylester oder Ethylester ze ginn. . Glycerin ass en inévitabelt Nebenprodukt vun dëser Reaktioun.
Geméis Ueleger als Déierefetter sinn Triglyceriden, déi aus dräi Ketten vu Fettsäuren zesummegesat sinn, déi vun enger Glycerinmolekül gebonnen sinn. Triglyceride sinn Ester. Ester sinn Säuren, wéi Fettsäuren, kombinéiert mat engem Alkohol. Glycerin (= Glycerin) ass e schwéieren Alkohol. Am Ëmwandlungsprozess ginn Triglyceridester an Alkylester (= Biodiesel) ëmgewandelt mat engem Katalysator (Loch) an engem Alkoholreagens, zB Methanol, deen Methylester Biodiesel entsteet. De Methanol ersetzt de Glycerin. Dëse chemesche Konversiounsprozess gëtt Transesterifikatioun genannt.
No der Transesterifikatioun fällt de Glycerin, deen déi méi schwéier Phase ass, op de Buedem ënner. De Biodiesel, deen déi méi hell Phase ass, schwëmmt uewen a ka getrennt ginn, zB duerch Dekanter oder Zentrifugen.
Biodiesel Virbereedung
Kaliumhydroxid (0,2 bis 0,4 kg, Katalysator) gëtt an ca. 8.5L Methanol am Katalysator Pre-Mix Tank. Dëst erfuerdert d'Rührung vun der Katalysator-Premix. De Veraarbechtungstank gëtt mat 66L Geméisueleg gefüllt. Den Ueleg gëtt vum Heizelement op 45 bis 65°C erhëtzt.
Biodiesel Konversioun
Wann de Katalysator komplett an de Methanol opgeléist ass, gëtt de Katalysator Premix mam gehëtzten Ueleg gemëscht. D'Pompel fiddert d'Mëschung an d'Flowzelle. Mat Hëllef vum Réckdrockventil gëtt den Drock op 1 bis 3barg (15 bis 45psig) ugepasst. D'Rezirkulatioun duerch den Ultraschall-Biodiesel-Reaktor soll fir ca. 20 Minutten. Während dëser Zäit gëtt den Ueleg a Biodiesel ëmgewandelt. Duerno ginn d'Pompel an den Ultraschall ausgeschalt. De Glycerin (méi schwéier Phase) trennt sech vum Biodiesel (méi liicht Phase). D'Trennung dauert ca. 30 bis 60 Minutten. Wann d'Trennung fäerdeg ass, kann de Glycerin drainéiert ginn.
Biodiesel Wäsch
Well den ëmgebaute Biodiesel Gëftstoffer enthält, ass et néideg ze wäschen. Fir d'Wäschen gëtt Waasser an de Biodiesel gemëscht. Ultrasonication kann d'Mëschung vum Biodiesel mam Waasser profitéieren. Dëst vergréissert déi aktiv Uewerfläch als Resultat vun der Reduktioun vun der Drëpsgréisst. Bedenkt w.e.g., datt ganz intensiv Sonikatioun d'Waasserdrëpsen op eng Gréisst reduzéiere kann, datt eng bal stabil Emulsioun geformt gëtt, déi speziell Mëttelen erfuerdert (zB Zentrifuge) fir ze trennen.
Biodiesel Fabrikatioun Plant
De Flow-Chart hei drënner weist en typesche Setup fir d'In-Line-Sonicatioun vun Ueleg, Methanol a Katalysator fir d'Konversioun a Biodiesel.
Kontinuéierlech Biodiesel Veraarbechtung an Trennung
An engem Setup fir déi kontinuéierlech Biodieselveraarbechtung a kontinuéierlech Trennung, ginn den erhëtzten Ueleg an de Katalysatorpremix kontinuéierlech mat verstellbare Pompelen gemëscht. En inline statesche Mischer verbessert d'Homogenitéit vum Fudder zum Ultraschallreaktor. D'Ueleg / Katalysator-Mëschung passéiert d'Flowzelle, wou se op Ultraschallkavitatioun fir ca. 5 bis 30 Sekonnen. E Réckdrockventil gëtt benotzt fir den Drock an der Flowzelle ze kontrolléieren. Déi sonicated Mëschung geet an d'Reaktorkolonne op der Spëtzt. De Volume vun der Reakter Kolonn ass entwéckelt fir ca. 1 Stonn Retentiounszäit an der Kolonn. Wärend dëser Zäit ass d'Transesterifikatiounsreaktioun ofgeschloss. Déi reagéiert Glycerin / Biodiesel Mëschung gëtt an d'Zentrifuge gepompelt, wou se an de Biodiesel a Glycerin Fraktiounen getrennt ass. Postveraarbechtung beinhalt d'Methanol Erhuelung, Wäschen an Trocknen a kann och kontinuéierlech gemaach ginn.
Dëse Setup eliminéiert Biodiesel Reaktor Chargen, konventionell Agitatoren a grouss Separatorbehälter.
Biodiesel Transesterification Reaktioun Speed
D'Diagrammer hei ënnen weisen typesch Resultater vun der Transesterifikatioun vu Rapsueleg (industriell Qualitéit) mat Natriummethoxid (lénks) a Kaliumhydroxid (riets). Fir béid Tester gouf eng Kontrollprobe (blo Linn) op intensiv mechanesch Vermëschung ausgesat. Déi rout Linn representéiert déi sonikéiert Probe vun der identescher Formuléierung mat Respekt zum Volumenverhältnis, Katalysatorkonzentratioun an Temperatur. Déi horizontal Achs weist d'Zäit no der Vermëschung oder der Sonikatioun, respektiv. Déi vertikal Achs weist de Volume vum Glycerin deen sech um Buedem niddergelooss huet. Dëst ass en einfache Mëttel fir d'Reaktiounsgeschwindegkeet ze moossen. A béide Diagrammer reagéiert déi sonikéiert Probe (rout) vill méi séier wéi d'Kontrollprobe (blo).
Linken fir Biodiesel Ëmgeréits
Klickt hei fir Linken op Fournisseuren vu Pompelen a Panzer fir d'Biodiesel Industrie.
Chemesch a Sécherheetsinformatioun
Liest w.e.g. d'Informatioun hei ënnen virsiichteg, fir Komplikatiounen an negativ gesondheetlech Effekter ze vermeiden.
Biodiesel Chemikalien
Methanol ass gëfteg. Et kann d'Nerve Verschlechterung verursaachen als Resultat vu längerer Benotzung. Et kann och vun der Haut adsorbéiert ginn. Wann et an d'Ae gesprëtzt gëtt, kann et Blannheet verursaachen a Methanol ka fatal sinn wann se geschluecht ginn. Aus dësem Grond, huelt déi néideg Virsiichtsmoossname beim Ëmgank mat Methanol. Et ass recommandéiert e gudden Otemschutz, e Schürze a Gummihandschuesch ze benotzen.
Kaliumhydroxid (KOH) ass gëfteg a verursaacht Hautverbrennung beim Kontakt. Gutt Belëftung ass néideg.
Vergewëssert Iech datt den Aarbechtsberäich generéis a grëndlech ventiléiert ass fir Damp ze entkommen. Damppatrounen Otemschwieregkeeten sinn net effektiv géint Methanoldampen. A versuergt-Loft System (SCBA — Self-Contained Breathing Apparatus) gëtt e bessere Schutz géint Methanol Damp.
Biodiesel a Gummi Deeler
Laafen op 100% Biodiesel fir méi laang Zäit kann Komplikatioune fir befeuchtte Gummi-Deeler (Pompel, Schlauch, O-Réng) vum Motor verursaachen. Ersatz duerch Stahldeeler oder schwéier Pflicht Gummi kann dëse Problem eliminéieren. Alternativ kënnt Dir ca. 25% konventionell (fossil) Diesel an Äre Biodiesel fir Komplikatiounen ze vermeiden.
Literatur / Referenzen
- Ali Gholami, Fathollah Pourfayaz, Akbar Maleki (2021): Techno-economic assessment of biodiesel production from canola oil through ultrasonic cavitation. Energy Reports, Volume 7, 2021. 266-277.
- Abdullah, C. S.; Baluch, Nazim; Mohtar, Shahimi (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi 77, 2015.
- Ramachandran, K.; Suganya, T.; Nagendra Gandhi, N.; Renganathan, S.(2013): Recent developments for biodiesel production by ultrasonic assist transesterification using different heterogeneous catalyst: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 22, 2013. 410-418.
- Shinde, Kiran; Serge Kaliaguine (2019): A Comparative Study of Ultrasound Biodiesel Production Using Different Homogeneous Catalysts. ChemEngineering 3, No. 1: 18; 2019.
- Leonardo S.G. Teixeira, Júlio C.R. Assis, Daniel R. Mendonça, Iran T.V. Santos, Paulo R.B. Guimarães, Luiz A.M. Pontes, Josanaide S.R. Teixeira (2009): Comparison between conventional and ultrasonic preparation of beef tallow biodiesel. Fuel Processing Technology, Volume 90, Issue 9, 2009. 1164-1166.
- Hamed Mootabadi, Babak Salamatinia, Subhash Bhatia, Ahmad Zuhairi Abdullah (2010): Ultrasonic-assisted biodiesel production process from palm oil using alkaline earth metal oxides as the heterogeneous catalysts. Fuel, Volume 89, Issue 8; 2010. 1818-1825.