Biodīzeļdegvielas ražošana & biodīzeļdegvielas pārveidošana
Veicot biodīzeļdegvielu, lēna reakcijas kinētika un slikta masas pārnešana samazina jūsu biodīzeļdegvielas rūpnīcas jaudu, kā arī biodīzeļdegvielas ražu un kvalitāti. Hielscher ultraskaņas reaktori ievērojami uzlabo pāresterificēšanas kinētiku. Tāpēc biodīzeļdegvielas pārstrādei ir nepieciešams mazāks metanola pārpalikums un mazāk katalizatora.
Biodīzeļdegvielu parasti ražo sērijveida reaktoros, kā enerģijas ievadi izmantojot siltumu un mehānisku sajaukšanu. Ultraskaņas kavitācijas sajaukšana ir efektīva alternatīva, lai panāktu labāku sajaukšanu komerciālajā biodīzeļdegvielas pārstrādē. Ultraskaņas kavitācija nodrošina nepieciešamo aktivācijas enerģiju rūpnieciskajai biodīzeļdegvielas pāresterificēšanai.
Ultrasoniski uzlabota biodīzeļdegvielas pāresterificēšana
Biodīzeļdegvielas ražošana parasti ietver ķīmisku reakciju, ko sauc par pāresterificēšanu, kurā triglicerīds (piemēram, augu eļļa, dzīvnieku tauki, izlietotas cepamās eļļas) katalizatora klātbūtnē reaģē ar spirtu (piemēram, metanolu), lai ražotu biodīzeļdegvielu (taukskābju metilesterus) un glicerīnu. Ultraskaņas reaktorus var izmantot, lai uzlabotu pāresterificēšanas procesu vairākos veidos, kas rada vairākas priekšrocības:
- Uzlabota sajaukšana: Ultraskaņas viļņi var radīt kavitācijas burbuļus, kas sabrūk vardarbīgi, izraisot intensīvu reakcijas maisījuma sajaukšanos un uzbudinājumu. Tas noved pie labāka kontakta starp reaģentiem un katalizatoru, kā rezultātā notiek ātrāka un pilnīgāka pāresterificēšana.
- Paātrinātas reakcijas kinētika: Ultraskaņas viļņu radītie augstas enerģijas apstākļi var aktivizēt reakciju, palielinot reakcijas ātrumu un samazinot reakcijas laiku, kas nepieciešams, lai sasniegtu noteiktu konversijas līmeni. Tas var radīt lielāku ražu un zemākas izmaksas.
- Samazināts katalizatora lietojums: Ultraskaņas reaktori var uzlabot katalizatora izmantošanas efektivitāti, nodrošinot aktīvākas reakcijas vietas. Tas nozīmē, ka ir nepieciešams mazāk katalizatora, lai sasniegtu tādu pašu pārveides līmeni, samazinot izmaksas un ietekmi uz vidi.
- Uzlabota produktu kvalitāte: Ultraskaņas reaktori var ražot biodīzeļdegvielu ar zemāku brīvo taukskābju saturu, augstāku tīrību un labākām aukstās plūsmas īpašībām. Tas ir saistīts ar uzlabotu sajaukšanu un ātrāku reakcijas kinētiku, kas samazina nevēlamu blakusproduktu un piemaisījumu veidošanos.
Šīs ultraskaņas biodīzeļdegvielas apstrādes priekšrocības padara ultraskaņas reaktora iestatīšanas izmantošanu ļoti ekonomisku, jo ultraskaņas reaktoru izmantošana ievērojami uzlabo biodīzeļdegvielas pāresterificēšanas efektivitāti, ātrumu un kvalitāti. Tas kopumā nozīmē, ka ultrasonication pārvērš pāresterificēšanu par ekonomiski un ekoloģiski ilgtspējīgāku procesu.
Tradicionālās biodīzeļdegvielas sajaukšanas problēmas: Parastā esterifikācijas reakcija partijas apstrādē mēdz būt lēna, un glicerīna fāzes atdalīšana ir laikietilpīga, bieži vien ilgst 5 stundas vai ilgāk.
Ultraskaņas reaktori palīdz jums paātrināt biodīzeļdegvielas procesu un vienlaikus palielināt biodīzeļdegvielas ražu un kvalitāti par zemākām apstrādes izmaksām!
Ultraskaņas biodīzeļdegvielas pāresterificēšanas priekšrocības
- Augstāka biodīzeļdegvielas raža, pateicoties uzlabotai sajaukšanai
- Paaugstināta biodīzeļdegvielas kvalitāte
- Izmantojiet pat visnabadzīgāko eļļu kā izejvielu
- Nepārtraukta inline apstrāde
- Mazāk metanola
- Mazāk katalizatora
- Laika taupīšana, pateicoties ātrdarbīgai konvertēšanai
- Enerģijas taupīšana
- vienkārša un droša ekspluatācija
- Robustums un zema apkope
- Augsta veiktspēja: 24/7 darbība ar pilnu slodzi
"Mēs esam ļoti apmierināti ar Hielscher aprīkojumu un servisu, un mums ir visi nodomi iekļaut Hielscher ultrasonication tehnoloģiju visos mūsu turpmākajos centienos."
Tods Stīvenss, Tulsa Biodegviela
Ultrasonics biodīzeļdegvielas ražošanai
Biodīzeļdegvielu bieži ražo sērijveida reaktoros. Ultraskaņas biodīzeļdegvielas pārveidošana ļauj nepārtraukti inline apstrādi. Ultrasonication var sasniegt biodīzeļdegvielas ražu, kas pārsniedz 99%. Ultraskaņas reaktori samazina apstrādes laiku no parastās 1 līdz 4 stundu partijas apstrādes līdz mazāk nekā 30 sekundēm. Vēl svarīgāk, ultrasonication samazina atdalīšanas laiku no 5 līdz 10 stundām (izmantojot parasto uzbudinājumu) līdz mazāk nekā 60 minūtēm. Ultrasonication arī palīdz samazināt katalizatora daudzumu, kas nepieciešams līdz pat 50%, jo palielinās ķīmiskā aktivitāte kavitācijas klātbūtnē. Lietojot ultrasonikāciju, samazinās arī nepieciešamais metanola pārpalikuma daudzums. Vēl viens ieguvums ir glicerīna tīrības palielināšanās.
Ultraskaņas biodīzeļdegvielas ražošana soli pa solim:
- augu eļļu vai dzīvnieku taukus sajauc ar metanolu (kas ražo metilesterus) vai etanolu (etilesteriem) un nātrija vai kālija metoksīdu vai hidroksīdu
- maisījumu karsē, piemēram, līdz temperatūrai no 45 līdz 65degC
- Apsildāmais maisījums tiek apstrādāts ar ultraskaņu 5 līdz 15 sekundes
- glicerīns izkrīt vai tiek atdalīts, izmantojot centrifūgas
- pārveidoto biodīzeļdegvielu mazgā ar ūdeni
Visbiežāk ultraskaņas apstrāde tiek veikta paaugstinātā spiedienā (no 1 līdz 3bar, manometriskais spiediens), izmantojot padeves sūkni un regulējamu pretspiediena vārstu blakus plūsmas šūnai.
Rūpnieciskās biodīzeļdegvielas pārveidošanai nav nepieciešams daudz ultraskaņas enerģijas. Faktisko enerģijas prasību var noteikt stenda mērogā, izmantojot, piemēram, 1kW ultraskaņas procesoru, piemēram, UIP1000hdT. Visus rezultātus, kas iegūti šādos stenda izmēģinājumos, var palielināt lineāri un bez jebkādām problēmām. Ja nepieciešams, ir pieejamas ATEX sertificētas ultraskaņas ierīces, piemēram, UIP1000-Exd.
Hielscher piegādā rūpnieciskās ultraskaņas biodīzeļdegvielas apstrādes iekārtas visā pasaulē. Ar ultraskaņas procesoriem, kuru jauda ir līdz 16 kW uz vienu ierīci, biodīzeļdegvielas rūpnīcas lielumam vai pārstrādes jaudai nav ierobežojumu.
Ultraskaņas biodīzeļdegvielas ražošanas izmaksas
Ultrasonication ir efektīvs līdzeklis, lai palielinātu reakcijas ātrumu un konversijas ātrumu komerciālajā biodīzeļdegvielas ražošanā. Ultraskaņas apstrādes izmaksas galvenokārt rodas no ieguldījumiem ultraskaņas iekārtās, komunālo pakalpojumu izmaksās un uzturēšanā. Hielscher ultrasonikatoru izcilā energoefektivitāte palīdz samazināt komunālo pakalpojumu izmaksas un tādējādi padarīt šo procesu vēl zaļāku. Iegūtās izmaksas par ultrasonication svārstās no 0,1ct līdz 1,0ct litrā (0,4ct līdz 1,9ct / galons), ja to lieto komerciālā mērogā.
Lasiet vairāk par ultraskaņas biodīzeļdegvielas ražošanas procesa efektivitāti un ekonomiskajām priekšrocībām!
Maza mēroga ultraskaņas biodīzeļdegvielas iestatīšana
Ultrasonication var izmantot, lai pārveidotu eļļu biodīzeļdegvielu jebkurā mērogā. Zemāk redzamajā attēlā parādīts neliela mēroga iestatījums 60-70L (16 līdz 19 galonu) apstrādei. Tas ir tipisks sākotnējo pētījumu un procesa demonstrācijas iestatījums.
- viens ultrasonikators (piemēram, UIP500hdT vai UIP1000hdT) ar pastiprinātāju, sonotrode un plūsmas šūnu
- jaudas mērītājs jaudas un enerģijas mērīšanai
- 80L apstrādes tvertne (plastmasas, piemēram, HDPE)
- sildelements (no 1 līdz 2kW)
- 10L katalizatora premiksa tvertne (plastmasas, piemēram, HDPE)
- Katalizatora premiksētājs (maisītājs)
- sūknis (centrifūga, mono vai pārnesums) aptuveni 10 līdz 20L/min pie 1 līdz 3 barg
- pretspiediena vārsts spiediena regulēšanai plūsmas šūnā
- manometrs padeves spiediena mērīšanai
Ultraskaņas reaktori augstākās kvalitātes biodīzeļdegvielas apstrādei
Hielscher Ultrasonics piedāvā augstas veiktspējas ultraskaņas procesorus un reaktorus, kas uzlabos jūsu biodīzeļdegvielas ražošanu ar augstāku biodīzeļdegvielas ražu, uzlabotu biodīzeļdegvielas kvalitāti, samazinātu apstrādes laiku un zemākas ražošanas izmaksas.
Maza un vidēja mēroga ultraskaņas reaktori biodīzeļdegvielas pāresterificēšanai
Maza un vidēja izmēra biodīzeļdegvielas ražošanai līdz 9ton / h (2900 gal / hr), Hielscher piedāvā UIP500hdT (500 vati), UIP1000hdT (1000 vati), UIP1500hdT (1500 vati) un UIP2000hdT (2000 vati) kā ultraskaņas augstas bīdes maisītājus ar caurplūdes reaktoriem uzticamai un efektīvai inline biodīzeļdegvielas apstrādei. Šie četri ultraskaņas reaktori ir ļoti kompakti, viegli integrējami vai retro-fit. Tie ir būvēti lieljaudas darbībai skarbā vidē. Zemāk jūs atradīsit ieteicamos reaktora iestatījumus dažādiem ražošanas ātrumiem.
tonna/hr
|
gal/hr
|
|
---|---|---|
1x UIP500hdT (500 vati) |
0.25 līdz 0,5
|
80 līdz 160
|
1x UIP1000hdT (1000 vati) |
0.5 līdz 1,0
|
160 līdz 320
|
1x UIP1500hdT (1500 vati) |
0.75 līdz 1,5
|
240 līdz 480
|
1x UIP2000hdT (2000 vati) |
1,0 līdz 2,0
|
320 līdz 640
|
2x UIP2000hdT (2000 vati) |
2,0 līdz 4,0
|
640 līdz 1280
|
4xUIP1500hdT (1500 vati) |
no 3,0 līdz 6,0
|
960. līdz 1920. gads
|
6x UIP1500hdT (1500 vati) |
no 4,5 līdz 9,0
|
1440 līdz 2880
|
6x UIP2000hdT (2000 vati) |
no 6,0 līdz 12,0
|
1920. līdz 3840. gads
|
Ļoti lielas caurlaidspējas rūpnieciskās biodīzeļdegvielas reaktori
Rūpnieciskās pārstrādes biodīzeļdegvielas ražotnēm Hielscher piedāvā UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), 10000 (10kW) un UIP16000hdT (16kW) ultraskaņas homogenizatorus! Šie ultraskaņas procesori ir paredzēti nepārtrauktai augstas plūsmas ātruma apstrādei. UIP4000hdT, UIP6000hdT un UIP10000 var integrēt standarta jūras kravu konteineros. Alternatīvi, visi četri procesoru modeļi ir pieejami nerūsējošā tērauda skapjos. Vertikālai uzstādīšanai nepieciešama minimāla vieta. Zemāk ir norādīti ieteicamie iestatījumi tipiskiem rūpnieciskās pārstrādes ātrumiem.
tonna/hr
|
gal/hr
|
1x UIP6000hdT (6000 vati) |
no 3,0 līdz 6,0
|
960. līdz 1920. gads
|
---|---|---|
3x UIP4000hdT (4000 vati) |
no 6,0 līdz 12,0
|
1920. līdz 3840. gads
|
5x UIP4000hdT (4000 vati) |
no 10,0 līdz 20,0
|
3200 līdz 6400
|
3x UIP6000hdT (6000 vati) |
9,0 līdz 18,0
|
2880 līdz 5880
|
3x UIP10000 (10 000 vati) |
no 15,0 līdz 30,0
|
4800 līdz 9600
|
3x UIP16000hdT (16 000 vati) |
no 24,0 līdz 48,0
|
7680 līdz 15360
|
5x UIP16000hdT |
no 40,0 līdz 80,0
|
12800 līdz 25600
|
Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!
Sals & Salivanas gada tehnoloģiju inovācija
Hielscher Ultrasonics saņēma prestižo Frost un Sullivan Technology Innovation of the Year balvu, atzīstot uzņēmuma jaunās ultraskaņas tehnoloģijas izstrādi bio-dīzeļdegvielas ražošanai.
Noklikšķiniet šeit, lai uzzinātu vairāk par Frost un Sullivan balvu Hielscher Ultrasonics biodīzeļdegvielas reaktoriem!
pāresterificēšana – Biodīzeļdegvielas ķīmiskā pārveidošana
Biodīzeļdegvielas ražošana no augu eļļām (piemēram, sojas, rapša, jatrofas, saulespuķu sēklām), aļģēm, dzīvnieku taukiem, kā arī cepamo eļļu atkritumiem ietver taukskābju bāzes katalizētu pāresterificēšanu ar metanolu vai etanolu, lai iegūtu attiecīgos metilesterus vai etilesterus. Glicerīns ir neizbēgams šīs reakcijas blakusprodukts.
Augu eļļas kā dzīvnieku tauki ir triglicerīdi, kas sastāv no trim taukskābju ķēdēm, kuras saista glicerīna molekula. Triglicerīdi ir esteri. Esteri ir skābes, piemēram, taukskābes, kopā ar alkoholu. Glicerīns (= glicerīns) ir smags spirts. Konversijas procesā triglicerīdu esterus pārvērš alkilesteros (= biodīzeļdegvielā), izmantojot katalizatoru (sārmu) un spirta reaģentu, piemēram, metanolu, kas dod metilesteru biodīzeļdegvielu. Metanols aizstāj glicerīnu. Šo ķīmiskās konversijas procesu sauc par pāresterificēšanu.
Pēc pāresterificēšanas glicerīns, kas ir smagākā fāze, nogrims apakšā. Biodīzeļdegviela, kas ir vieglākā fāze, peld virsū un to var atdalīt, piemēram, ar dekanteriem vai centrifūgām.
Biodīzeļdegvielas sagatavošana
Kālija hidroksīds (0,2 līdz 0,4 kg, katalizators) tiek izšķīdināts aptuveni 8,5L metanolā katalizatora pre-mix tvertnē. Tas prasa katalizatora premiksa maisīšanu. Pārstrādes tvertne tiek piepildīta ar 66L augu eļļu. Sildelements silda eļļu līdz 45 līdz 65degC.
biodīzeļdegvielas pārveidošana
Kad katalizators ir pilnībā izšķīdis metanolā, katalizatora premiksu sajauc ar sakarsēto eļļu. Sūknis padod maisījumu plūsmas šūnā. Ar pretspiediena vārstu spiedienu noregulē uz 1 līdz 3barg (15 līdz 45psig). Recirkulācija caur ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktoru jāveic aptuveni 20 minūtes. Šajā laikā eļļa tiek pārveidota par biodīzeļdegvielu. Pēc tam sūknis un ultraskaņa tiek izslēgti. Glicerīns (smagāka fāze) atdalīsies no biodīzeļdegvielas (vieglāka fāze). Atdalīšana ilgst aptuveni 30 līdz 60 minūtes. Kad atdalīšana ir pabeigta, glicerīnu var iztukšot.
Biodīzeļdegvielas mazgāšana
Tā kā pārveidotā biodīzeļdegviela satur piemaisījumus, ir nepieciešama mazgāšana. Mazgāšanai biodīzeļdegvielā tiek sajaukts ūdens. Ultrasonication var gūt labumu no biodīzeļdegvielas sajaukšanas ar ūdeni. Tas palielina aktīvās virsmas laukumu pilienu izmēra samazināšanas rezultātā. Lūdzu, ņemiet vērā, ka ļoti intensīva ultraskaņas apstrāde var samazināt ūdens pilienus līdz izmēram, ka tiek veidota gandrīz stabila emulsija, kuras atdalīšanai būs nepieciešami īpaši līdzekļi (piemēram, centrifūga).
Biodīzeļdegvielas ražošanas rūpnīca
Zemāk redzamajā plūsmas diagrammā parādīts tipisks iestatījums eļļas, metanola un katalizatora apstrādei ar ultraskaņu, lai pārvērstu biodīzeļdegvielu.
Nepārtraukta biodīzeļdegvielas apstrāde un atdalīšana
Iestatot nepārtrauktu biodīzeļdegvielas apstrādi un nepārtrauktu atdalīšanu, uzkarsētā eļļa un katalizatora premikss tiek nepārtraukti sajaukti kopā, izmantojot regulējamus sūkņus. Inline statiskais maisītājs uzlabo barības viendabīgumu ultraskaņas reaktorā. Eļļas / katalizatora maisījums šķērso plūsmas šūnu, kur tas tiek pakļauts ultraskaņas kavitācijai apmēram 5 līdz 30 sekundes. Lai kontrolētu spiedienu plūsmas šūnā, tiek izmantots pretspiediena vārsts. Sonikētais maisījums nonāk reaktora kolonnā augšpusē. Reaktora kolonnas tilpums ir konstruēts tā, lai kolonnas aiztures laiks būtu aptuveni 1 stunda. Šajā laikā pāresterificēšanas reakcija ir pabeigta. Izreaģējušais glicerīna/biodīzeļdegvielas maisījums tiek iesūknēts centrifūgā, kur tas tiek sadalīts biodīzeļdegvielas un glicerīna frakcijās. Pēcapstrāde ietver metanola reģenerāciju, mazgāšanu un žāvēšanu, un to var veikt arī nepārtraukti.
Šī iestatīšana novērš biodīzeļdegvielas reaktoru partijas, parastos maisītājus un lielas separatoru tvertnes.
Biodīzeļdegvielas pāresterificēšanas reakcijas ātrums
Zemāk redzamajās diagrammās parādīti tipiski rapšu eļļas (rūpnieciskās kvalitātes) pāresterificēšanas rezultāti ar nātrija metoksīdu (pa kreisi) un kālija hidroksīdu (pa labi). Abos testos kontroles paraugs (zilā līnija) tika pakļauts intensīvai mehāniskai sajaukšanai. Sarkanā līnija attēlo identiska preparāta ultraskaņas paraugu attiecībā uz tilpuma attiecību, katalizatora koncentrāciju un temperatūru. Horizontālā ass parāda laiku pēc sajaukšanas vai ultraskaņas apstrādes. Vertikālā ass parāda glicerīna tilpumu, kas nosēdās apakšā. Tas ir vienkāršs līdzeklis reakcijas ātruma mērīšanai. Abās diagrammās sonikētais paraugs (sarkans) reaģē daudz ātrāk nekā kontroles paraugs (zils).
Saites biodīzeļdegvielas piegādēm
Noklikšķiniet šeit, lai iegūtu saites uz sūkņu un tvertņu piegādātājiem biodīzeļdegvielas nozarei.
Ķīmiskā un drošības informācija
Lūdzu, uzmanīgi izlasiet tālāk sniegto informāciju, lai novērstu komplikācijas un nelabvēlīgu ietekmi uz veselību.
Biodīzeļdegvielas ķimikālijas
Metanols ir toksisks. Tas var izraisīt nervu pasliktināšanos ilgstošas lietošanas rezultātā. To var adsorbēt arī āda. Ja tas iešļakstās acīs, tas var izraisīt aklumu, un metanols norijot var būt letāls. Šī iemesla dēļ, rīkojoties ar metanolu, veiciet nepieciešamos piesardzības pasākumus. Ieteicams lietot labu respiratoru, priekšautu un gumijas cimdus.
Kālija hidroksīds (KOH) ir toksisks un saskarē ar ādu izraisa ādas apdegumus. Nepieciešama laba ventilācija.
Pārliecinieties, ka darba telpa ir dāsni un rūpīgi vēdināta, lai dūmi varētu izplūst. Tvaika kārtridžu respiratori nav efektīvi pret metanola izgarojumiem. Komplektā iekļautā gaisa sistēma (SCBA) — Autonomie elpošanas aparāti) nodrošina labāku aizsardzību pret metanola tvaikiem.
Biodīzeļdegviela un gumijas detaļas
Ilgāku laiku darbojoties ar 100% biodīzeļdegvielu, var rasties sarežģījumi motora samitrinātām gumijas detaļām (sūknim, šļūtenēm, O-gredzeniem). Aizstāšana ar tērauda detaļām vai lieljaudas gumiju var novērst šo problēmu. Alternatīvi, jūs varat sajaukt aptuveni 25% parasto (fosilo) dīzeļdegvielu savā biodīzelī, lai novērstu komplikācijas.
Literatūra / Atsauces
- 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.