Hielscher Ultrasonics
Mēs ar prieku apspriedīsim jūsu procesu.
Zvaniet mums: +49 3328 437-420
Nosūtiet mums e-pastu: info@hielscher.com

Biodīzeļdegviela, izmantojot ultrasoniski uzlabotu (trans-)esterifikāciju

Biodīzeļdegviela tiek sintezēta, pāresterificējot, izmantojot bāzes katalizatoru. Tomēr, ja tiek izmantotas tādas izejvielas kā zemas kvalitātes atkritumi ar augstu brīvo taukskābju saturu, ir nepieciešams ķīmisks esterifikācijas pirmapstrādes posms, izmantojot skābes katalītistu. Ultrasonication un tā sonochemical un sonomechanical efekti veicina abus reakcijas veidus un ievērojami palielina biodīzeļdegvielas konversijas efektivitāti. Ultraskaņas biodīzeļdegvielas ražošana ir ievērojami ātrāka nekā parastā biodīzeļdegvielas sintēze, rada augstāku biodīzeļdegvielas ražu un kvalitāti un ietaupa reaģentus, piemēram, metanolu un katalizatoru.

Biodīzeļdegvielas pārveidošana, izmantojot jaudas ultraskaņu

Biodīzeļdegvielai taukskābju esterus iegūst, pāresterificējot augu eļļas, kā arī dzīvnieku taukus (piemēram, kausētus taukus). Pāresterificēšanas reakcijas laikā glicerīna komponentu aizstāj ar citu spirtu, piemēram, metanolu. Izejvielām ar augstu brīvo taukskābju saturu, piemēram, augu eļļu atkritumiem (WVO), nepieciešama skābju esterifikācijas pirmapstrāde, lai izvairītos no ziepju veidošanās. Šis skābes katalīzes process ir ļoti lēna reakcija, ja to veic kā parasto partijas metodi. Lēna esterifikācijas procesa paātrināšanas risinājums ir jaudas ultraskaņas pielietošana. Ultraskaņas apstrāde ievērojami uzlabo reakcijas ātrumu, pārveidošanu un biodīzeļdegvielas ražu, jo lieljaudas ultraskaņas sonochemical efekti veicina un pastiprina skābes katalīzi. Ultraskaņas kavitācija nodrošina sonomehāniskos spēkus, t.i. augstas bīdes sajaukšana, kā arī sonochemical enerģija. Šie abi ultraskaņas ietekmes veidi (sonomechanical un sonochemical) pārvērš skābes katalizēto esterifikāciju ātrā reakcijā, kurai nepieciešams mazāk katalizatora.

Informācijas pieprasījums




Ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.




3x UIP1000hdT ultrasonikatori ļoti efektīvai biodīzeļdegvielas pāresterificēšanai

Ultraskaņas sajaukšana uzlabo biodīzeļdegvielas konversijas ātrumu, palielina ražu un ietaupa lieko metanolu un katalizatoru. Attēlā redzama 3x instalēšana UIP1000hdT (katra 1kW ultraskaņas jauda) inline apstrādei.

 

Šajā video pamācībā mēs iepazīstinām jūs ar zinātni par to, kā ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori ievērojami uzlabo biodīzeļdegvielas ražošanu. Hielscher ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori ir izveidoti kā spēcīgs instruments, lai uzlabotu biodīzeļdegvielas ražošanas procesu, un šajā apmācībā mēs iedziļināmies darba principā aiz tā un parādām dažādus ultraskaņas iestatījumus jebkurai ražošanas skalai. Uzlabojiet biodīzeļdegvielas ražošanas efektivitāti un rentabilitāti un ātri pārveidojiet augstas kvalitātes biodīzeļdegvielas ražu. Tajā pašā laikā ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori ļauj izmantot sliktas eļļas, piemēram, augu eļļu atkritumus vai izlietotus ēdiena gatavošanas taukus, un palīdz ietaupīt metanolu un katalizatoru, veicinot videi draudzīgu un ilgtspējīgu biodīzeļdegvielas ražošanu.

Biodīzeļdegvielas ražošana, izmantojot Hielscher Sonoreactors, lai iegūtu lielāku ražu, augstāku kvalitāti & Jaudas

Video sīktēls

 

Kā darbojas ultraskaņas biodīzeļdegvielas pārveidošana?

Ultrasonication starp dažādām pāresterificēšanas fāzēm (dažreiz to sauc arī par alcoholysis ) un esterifikāciju balstās uz sajaukšanas uzlabošanu, kā arī uz palielinātu siltuma un masas pārnesi. Ultraskaņas sajaukšana ir balstīta uz akustiskās kavitācijas principu, kas rodas, ja šķidrumā iekļūst vakuuma burbuļi. Akustisko kavitāciju raksturo augsti bīdes spēki un turbulences, kā arī ļoti augstas spiediena un temperatūras starpības. Šie spēki veicina pāresterificēšanas / esterifikācijas ķīmisko reakciju un pastiprina masas un siltuma pārnesi, tādējādi ievērojami uzlabojot biodīzeļdegvielas pārveidošanas reakciju.

Ultraskaņas pāresterificēšana uzlabo biodīzeļdegvielas konversiju.

Triglicerīdu pāresterificēšana biodīzeļdegvielā (FAME), izmantojot ultraskaņu, rada paātrinātu reakciju un ievērojami augstāku efektivitāti.

Ultraskaņas pielietošana biodīzeļdegvielas pārveidošanas laikā ir zinātniski un rūpnieciski pierādīta, lai uzlabotu procesa efektivitāti. Procesa efektivitātes uzlabošanos var saistīt ar samazinātu enerģijas patēriņu un ekspluatācijas izmaksām, kā arī samazinātu alkohola (t.i., metanola), mazāk katalizatora un ievērojami saīsinātu reakcijas laika patēriņu. Enerģijas izmaksas apkurei tiek novērstas, jo nav prasības pēc ārējās apkures. Turklāt fāzu atdalīšana starp biodīzeļdegvielu un glicerīnu ir vienkāršāka ar īsāku fāzes atdalīšanas laiku. Svarīgs faktors ultraskaņas komerciālai izmantošanai biodīzeļdegvielas ražošanā ir vienkārša mērogošana līdz jebkuram tilpumam, uzticama un droša darbība, kā arī ultraskaņas iekārtu izturība un uzticamība (rūpnieciskais standarts, kas spēj nepārtraukti darboties 24/7/365 ar pilnu slodzi).

Hielscher ultraskaņas reaktors biodīzeļdegvielas pāresterificēšanai ar izcilu procesa efektivitāti

Ultraskaņas rūpnieciskā sistēma ar plūsmas šūnu inline biodīzeļdegvielas esterficēšanai un pāresterificēšanai.

Procesa diagramma, kurā parādīts biodīzeļdegvielas process nepārtrauktas plūsmas režīmā. Ultraskaņa var ievērojami uzlabot esterifikāciju un pāresterificēšanu.

Ultraskaņas esterifikāciju un pāresterificēšanu var palaist kā partijas vai nepārtrauktu inline procesu. Diagrammā parādīts ultraskaņas inline process biodīzeļdegvielas (FAME) pāresterificēšanai.


Procesa diagramma, kurā parādīts biodīzeļdegvielas process sērijveida režīmā. Ultraskaņa var ievērojami uzlabot esterifikāciju un pāresterificēšanu.

Ultraskaņas esterifikāciju un pāresterificēšanu var palaist kā partijas vai nepārtrauktu inline procesu. Šī diagramma parāda ultraskaņas partijas procesu biodīzeļdegvielas pārveidošanai.

Informācijas pieprasījums




Ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.




Ultrasoniski atbalstīta divpakāpju biodīzeļdegvielas pārveidošana, izmantojot skābes un bāzes katalizētus reakcijas soļus

Izejvielām ar augstu FFA saturu biodīzeļdegvielas ražošana tiek veikta kā skābes vai bāzes katalizēta reakcija divpakāpju procesā. Ultraskaņa veicina divu veidu reakcijas, skābes katalizētu esterifikāciju, kā arī bāzes katalizētu pāresterificēšanu:

Skābes katalizēta esterifikācija, izmantojot ultraskaņu

Lai apstrādātu brīvo taukskābju pārpalikumu izejvielās, ir nepieciešams esterifikācijas process. Sērskābi parasti izmanto kā skābes katalizatoru.

  • Sagatavojiet izejvielas, filtrējot un rafinējot no piesārņotājiem un ūdens.
  • Katalizatoru, proti, sērskābi, izšķīdina metanolā. Katalizatora/metanola un izejvielu padeves plūsma caur siltummaini un statisko maisītāju, lai iegūtu neapstrādātu premiksu.
  • Katalizatora un izejvielu premikss nonāk tieši ultraskaņas reakcijas kamerā, kur stājas spēkā īpaši smalka sajaukšana un sonoķīmija, un brīvās taukskābes tiek pārvērstas biodīzeļdegvielā.
  • Visbeidzot, atūdeņojiet produktu un padodiet to otrajam posmam – ultraskaņas pāresterificēšanai. Skābais mitrais metanols pēc reģenerācijas, žāvēšanas un neitralizēšanas ir gatavs atkārtotai izmantošanai.
  • Ja izejvielas satur ļoti augstu FFA, pirms pāresterificēšanas posma var būt nepieciešama recirkulācijas iestatīšana, lai pazeminātu FFA līdz saprātīgam līmenim.

Esterifikācijas reakcija, izmantojot skābes katalizatoru:
FFA + spirta → esteris + ūdens

Bāzes katalizēta pāresterificēšana, izmantojot ultraskaņu

Izejvielu, kurai tagad ir tikai neliels daudzums FFA, var tieši ievadīt pāresterificēšanas posmā. Visbiežāk kā bāzes katalizatoru izmanto nātrija hidroksīdu vai kālija hidroksīdu (NaOH, KOH).

  • Katalizatoru, proti, kālija hidroksīdu, izšķīdina metanolā un padod katalizatora/metanola un iepriekš apstrādātu izejvielu plūsmas caur statisku maisītāju, lai iegūtu neapstrādātu iepriekšēju maisītāju.
  • Ievietojiet pre-maisījumu tieši ultraskaņas reakcijas kamerā kavitācijas augstas bīdes sajaukšanai un sonochemical apstrādei. Šīs reakcijas produkti ir alkilesteri (t.i., biodīzeļdegviela) un glicerīns. Glicerīnu var atdalīt, nosēdinot vai centrifugējot.
  • Ultrasoniski ražotā biodīzeļdegviela ir augstas kvalitātes un ražota ātri, energoefektīvi un rentabli, ietaupot metanolu un katalizatoru.

Pāresterificēšanas reakcija, izmantojot bāzes katalizatoru:
Eļļa / tauki + alkohols → biodīzeļdegviela + glicerīns

Metanola lietošana & Metanola reģenerācija

Metanols ir galvenā sastāvdaļa biodīzeļdegvielas ražošanas laikā. Ultraskaņas biodīzeļdegvielas pārveidošana ļauj ievērojami samazināt metanola izmantošanu. Ja jūs tagad domājat: "Man ir vienalga par savu metanola lietošanu, jo es to tik un tā atgūstu", jūs varētu pārdomāt un apsvērt pārmērīgi augstās enerģijas izmaksas, kas attiecas uz iztvaikošanas soli (piemēram, izmantojot destilācijas kolonnu), kas ir nepieciešams, lai atdalītu un pārstrādātu metanolu.
Metanolu parasti atdala pēc tam, kad biodīzeļdegviela un glicerīns ir sadalīti divos slāņos, novēršot reakcijas maiņu. Pēc tam metanolu attīra un pārstrādā atpakaļ procesa sākumā. Ražojot biodīzeļdegvielu, izmantojot ultrasoniski virzītu esterifikāciju un pāresterificēšanu, jūs varat dramatiski samazināt metanola lietošanu, tādējādi samazinot pārmērīgos lielos enerģijas izdevumus metanola atgūšanai. Hielscher ultraskaņas reaktoru izmantošana samazina nepieciešamo daudzumu metanola pārpalikuma līdz pat 50%. Molārā attiecība starp 1:4 vai 1:4.5 (eļļa : metanols) ir pietiekama vairumam izejvielu, lietojot Hielscher ultraskaņas sajaukšanu.

Procesa diagramma, kurā parādītas biodīzeļdegvielas pārstrādes darbības. Ultraskaņa var ievērojami uzlabot esterifikāciju un pāresterificēšanu.

Ultraskaņas esterifikācija ir pirmapstrādes solis, kas esteros samazināja zemas kvalitātes izejvielas ar augstu FFA. Ultraskaņas pāresterificēšanas 2. posmā triglicerīdi tiek pārvērsti biodīzeļdegvielā (FAME).

Informācijas pieprasījums




Ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.




Ultraskaņas paaugstināta biodīzeļdegvielas konversijas efektivitāte – zinātniski pierādīts

Daudzas pētnieku grupas ir pētījušas biodīzeļdegvielas ultraskaņas pāresterificēšanas mehānismu un ietekmi. Piemēram, Sebayan Darwin pētnieku komanda parādīja, ka ultraskaņas kavitācija palielināja ķīmisko aktivitāti un reakcijas ātrumu, kā rezultātā ievērojami palielinājās estera veidošanās. Ultraskaņas tehnika samazināja pāresterificēšanas reakcijas laiku līdz 5 minūtēm – salīdzinot ar 2 stundām mehāniskai maisīšanai. Triglicerīdu (TG) konversija uz FAME saskaņā ar ultrasonication ieguva 95,6929% wt ar metanola un eļļas molāro attiecību 6:1 un 1% masas nātrija hidroksīda kā katalizatoru. (sal. ar Darwin et al. 2010)

(2021) pierādīja ultrasoniski atbalstītas biodīzeļdegvielas pāresterificēšanas augstāko efektivitāti salīdzinājumā ar mehānisko uzbudinājumu. Tāpēc pētnieku komanda salīdzināja divas biodīzeļdegvielas rūpnīcas, kuru pamatā bija parastā mehāniskā maisīšana un ultraskaņas kavitācija, kuras tika izstrādātas, izmantojot Aspen HYSYS V8.4. Lai salīdzinātu abus procesus, tika izmantoti kopējie ieguldījumi, produktu izmaksas, neto pašreizējā vērtība un iekšējā atdeves likme – Ultrasonicator un mehāniskais strirrer – savā starpā. Kopējais ieguldījums ultraskaņas kavitācijas procesā bija zemāks nekā mehāniskais maisīšanas process par aptuveni 20,8%. Salīdzinot ar parasto procesu, ultraskaņas reaktoru izmantošana arī izraisīja produktu izmaksu samazināšanos par 5, 2%. Sakarā ar pozitīvu neto pašreizējo vērtību un iekšējo atdeves likmi 18,3%, ultraskaņas kavitācijas process bija labāka izvēle. Turklāt ultraskaņas kavitācija izraisīja nozīmīgu gan patērētās enerģijas, gan atkritumu ražošanas samazināšanos. Kopējais enerģijas patēriņš tika samazināts par 6,9%, kad tika izmantota ultraskaņas kavitācija. Ultraskaņas atbalstītajā procesā radīto atkritumu daudzums bija viena piektdaļa no mehāniskās maisīšanas procesa.

Vidēja izmēra un liela mēroga ultrasonikatori biodīzeļdegvielas apstrādei

Hielscher Ultrasonics’ Piegādā mazus līdz vidējus, kā arī liela mēroga rūpnieciskos ultraskaņas procesorus efektīvai biodīzeļdegvielas ražošanai jebkurā apjomā. Piedāvājot ultraskaņas sistēmu jebkurā mērogā, Hielscher var piedāvāt ideālu risinājumu gan maziem ražotājiem, gan lieliem uzņēmumiem. Ultraskaņas biodīzeļdegvielas pārveidošanu var darbināt kā partiju vai kā nepārtrauktu inline procesu. Uzstādīšana un ekspluatācija ir vienkārša, droša un nodrošina uzticami augstu augstākās biodīzeļdegvielas kvalitātes jaudu.
Zemāk jūs atradīsit ieteicamos reaktora iestatījumus dažādiem ražošanas ātrumiem.

tonna/hr
gal/hr
1x UIP500hdT
0.25 līdz 0,5
80 līdz 160
1x UIP1000hdT
0.5 līdz 1,0
160 līdz 320
1x UIP1500hdT
0.75 līdz 1,5
240 līdz 480
2x UIP1000hdT
1,0 līdz 2,0
320 līdz 640
2x UIP1500hdT
1,5 līdz 3,0
480 līdz 960
4x UIP1500hdT
no 3,0 līdz 6,0
960. līdz 1920. gads
6x UIP1500hdT
no 4,5 līdz 9,0
1440 līdz 2880

Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!

Jautājiet vairāk informācijas

Lūdzu, izmantojiet zemāk esošo veidlapu, lai pieprasītu papildu informāciju par ultraskaņas procesoriem, lietojumprogrammām un cenu. Mēs ar prieku apspriedīsim jūsu procesu ar jums un piedāvāsim jums ultraskaņas sistēmu, kas atbilst jūsu prasībām!









Lūdzu, ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.




Ultraskaņas augstas bīdes homogenizatori tiek izmantoti laboratorijā, stendā, izmēģinājuma un rūpnieciskajā apstrādē.

Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus sajaukšanas lietojumiem, dispersijai, emulgācijai un ekstrakcijai laboratorijā, izmēģinājuma un rūpnieciskā mērogā.



Literatūra / Atsauces


Fakti, kurus ir vērts zināt

Biodīzeļdegvielas ražošana

Biodīzeļdegvielu ražo, kad trigicerīdus pārvērš brīvā taukskābju metilesterī (FAME), izmantojot ķīmisku reakciju, kas pazīstama kā pāresterificēšana. Pāresterificēšanas reakcijas laikā trigilcerīdi augu eļļās vai dzīvnieku taukos katalizatora (piemēram, kālija hidroksīda vai nātrija hidroksīda) klātbūtnē reaģē ar primāro spirtu (piemēram, metanolu). Šajā reakcijā alkilesteri veidojas no augu eļļas vai dzīvnieku tauku izejvielām. Triglicerīdi ir glicerīdi, kuros glicerīns tiek esterēts ar garo ķēžu skābēm, kas pazīstamas kā taukskābes. Šīs taukskābes ir bagātīgi sastopamas augu eļļā un dzīvnieku taukos. Tā kā biodīzeļdegvielu var ražot no dažādām izejvielām, piemēram, neapstrādātām augu eļļām, augu eļļu atkritumiem, lietotām cepamajām eļļām, dzīvnieku taukiem, piemēram, kausētiem taukiem un speķiem, brīvo taukskābju (FFA) daudzums var ievērojami atšķirties. Triglicerīdu brīvo taukskābju procentuālais sastāvs ir izšķirošs faktors, kas krasi ietekmē biodīzeļdegvielas ražošanas procesu un iegūto biodīzeļdegvielas kvalitāti. Liels brīvo taukskābju daudzums var traucēt konversijas procesu un pasliktināt galīgo biodīzeļdegvielas kvalitāti. Galvenā problēma ir tā, ka brīvās taukskābes (FFA) reaģē ar sārmu katalizatoriem, kā rezultātā veidojas ziepes. Ziepju veidošanās pēc tam izraisa glicerīna atdalīšanas problēmas. Tāpēc izejvielām, kas satur lielu daudzumu FFA, galvenokārt ir nepieciešama pirmapstrāde ( tā sauktā esterifikācijas reakcija), kuras laikā FFA tiek pārveidoti esteros. Ultrasonication veicina gan reakcijas, gan pāresterificēšanu, gan esterifikāciju.

Esterifikācijas ķīmiskā reakcija

Esterifikācija ir process, kurā organiskā skābe (RCOOH) tiek apvienota ar spirtu (ROH), lai izveidotu esteri (RCOOR) un ūdeni.

Metanola izmantošana skābā esterifikācijā

Ja skābes esterifikāciju izmanto, lai samazinātu FFA izejvielās, tūlītējās enerģijas prasības ir salīdzinoši zemas. Tomēr esterifikācijas reakcijas laikā rodas ūdens – radot mitru, skābu metanolu, kas ir jāneitralizē, jāžāvē un jāatgūst. Šis metanola reģenerācijas process ir dārgs.
Ja sākuma izejvielām ir 20 līdz 40 % vai pat lielāks FFA procentuālais daudzums, var būt vajadzīgi vairāki pasākumi, lai tās samazinātu līdz pieņemamam līmenim. Tas nozīmē, ka rodas vēl skābāks, mitrāks metanols. Pēc skābā metanola neitralizēšanas žāvēšanai nepieciešama daudzpakāpju destilācija ar ievērojamu atteces ātrumu, kā rezultātā tiek patērēts ļoti liels enerģijas daudzums.

Kādas eļļas tiek izmantotas biodīzeļdegvielas ražošanai?

Biodīzeļdegvielas ražošanā izmantotās eļļas ietver augu eļļas, piemēram, sojas pupas, rapšu sēklas (rapšu), saulespuķu, palmu eļļu un eļļu no izlietotiem kafijas biezumiem, kā arī dzīvnieku taukus, piemēram, taukus un speķi. Parasti tiek izmantotas arī atkritumeļļas, tostarp lietota cepamā eļļa un eļļas, kas iegūtas no izlietotiem kafijas biezumiem. Šīs eļļas, kas sastāv galvenokārt no triglicerīdiem, tiek pāresterificētas ar spirtu, lai iegūtu taukskābju metilesterus (FAME) - ķīmiskos savienojumus, kas veido biodīzeļdegvielu. Ultraskaņas apstrāde uzlabo atkritumeļļu biodīzeļdegvielas pārveidošanu, uzlabojot pāresterificēšanas procesu, izmantojot augstas intensitātes ultraskaņas viļņus. Atkritumeļļās, kurām bieži ir piemaisījumi un augstāks brīvo taukskābju saturs, ultraskaņas apstrāde palīdz noārdīt šos piemaisījumus un uzlabo reaģentu sajaukšanu. Tas nodrošina ātrāku reakcijas ātrumu, samazinātu reakcijas laiku un augstāku biodīzeļdegvielas ražu pat ar zemākas kvalitātes izejvielām. Ultraskaņas apstrāde arī ļauj samazināt katalizatora izmantošanu un samazināt enerģijas patēriņu, padarot atkritumeļļu pārvēršanu biodīzeļdegvielā efektīvāku un rentablāku.
Lasiet vairāk, kā ultraskaņas apstrāde pastiprina eļļu ekstrakciju no izlietotiem kafijas biezumiem un šo eļļu pāresterificēšanu uz biodīzeļdegvielu!


Augstas veiktspējas ultraskaņa! Hielscher produktu klāsts aptver visu spektru, sākot no kompaktā laboratorijas ultraskaņas aparāta virs stenda vienībām līdz pilnībā rūpnieciskām ultraskaņas sistēmām.

Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no Lab līdz rūpnieciskais izmērs.

Mēs ar prieku apspriedīsim jūsu procesu.

Sazināsimies.