No UCO uz biodīzeļdegvielu, izmantojot ultraskaņas reaktorus

Izlietotā pārtikas eļļa (UCO) ir kļuvusi par vienu no pievilcīgākajām izejvielām ilgtspējīgas biodīzeļdegvielas ražošanai. UCO pārvēršana biodīzeļdegvielā jeb izmantotās pārtikas eļļas metilesterī palīdz samazināt atkritumu daudzumu, samazina izejvielu izmaksas un veicina aprites principiem atbilstošu degvielas ekonomiku. Biodīzeļdegvielas ražotājiem, kas meklē efektīvu pārstrādes tehnoloģiju, Hielscher ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori piedāvā jaudīgu risinājumu pāresterifikācijas un esterifikācijas procesu intensifikācijai.

Hielscher ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori tiek plaši izmantoti, lai uzlabotu lētu eļļu un tauku pārvēršanu augstas kvalitātes biodīzeļdegvielā. Radot intensīvu sajaukšanos mikroskopiskā līmenī, ultraskaņas kavitācija paātrina ķīmiskās reakcijas, uzlabo masas pārnesi starp nesajaucamām fāzēm un palīdz ražotājiem panākt ātru, uzticamu un mērogojamu biodīzeļdegvielas ražošanu.

UCOME – Biodīzeļdegviela no atkritumeļļām

UCOME ir lietotās pārtikas eļļas metilesteris. Tā ir biodīzeļdegviela, ko iegūst, pārveidojot atkritumeļļu, kas izmantotas ēdiena gatavošanai, par taukskābju metilesteriem ķīmiskā reakcijā ar metanolu. Tā kā UCO ir pārstrādāta izejviela, UCOME ir īpaši pievilcīgs gan no ekonomiskā, gan vides aizsardzības viedokļa.
Salīdzinot ar neapstrādātām augu eļļām, UCO ir nepārprotami izdevīgāks, taču tas rada arī pārstrādes problēmas. Izmantotā pārtikas eļļa bieži satur:

• Brīvās taukskābes (FFA)
• Ūdens
• Pārtikas atliekas un piesārņotāji
• Oksidācijas produkti
• Mainīgs sastāvs atkarībā no avota un lietošanas vēstures

Šie faktori padara procesa efektivitāti un reaktora veiktspēju īpaši svarīgu. Tieši šajā ziņā ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori piedāvā būtiskas priekšrocības.

 

 

Kā ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori uzlabo UCO pārvēršanu UCHOMĒ

Tradicionālā biodīzeļdegvielas ražošana bieži vien balstās uz mehānisku maisīšanu un karstumu, lai panāktu eļļas, spirta un katalizatora kontaktu. Tā kā eļļa un metanols slikti sajaucas, tradicionālajos reaktoros var būt lēna reakcijas ātruma, nepilnīgas konversijas, lielāka ķīmisko vielu patēriņa un ilgāka uzturēšanās laika.
Hielscher ultraskaņas reaktori izmanto augstas intensitātes ultraskaņu, lai šķidrumā radītu kavitāciju. Kavitācija rada mikroskopiskas sajaukšanās zonas ar ārkārtīgi lielu bīdes spēku. Tas sadala metanolu ļoti sīkos pilienos eļļas fāzē un rada daudz lielāku starpfāzes laukumu reakcijai.

Rezultātā tiek iegūts ļoti intensificēts biodīzeļdegvielas process ar būtiskām priekšrocībām:

• Ātrāka pāresterifikācija un esterifikācija
• Uzlabota konversijas efektivitāte
• Labāka metanola un katalizatora izmantošana
• Samazināts reakcijas laiks
• Nepārtrauktas inline apstrādes iespēja
• Viegla paplašināšana no izmēģinājuma līdz rūpnieciskai ražošanai

UCO izejvielām ar paaugstinātu FFA saturu ultraskaņa ir īpaši izdevīga, jo tā uzlabo gan skābes katalizētu esterifikāciju, gan bāzu katalizētu transesterifikāciju.

No UCO līdz biodīzeļdegvielai: Procesa pārskats

Izlietotās pārtikas eļļas pārvēršana biodīzeļdegvielā parasti ietver vairākus procesa posmus. Hielscher ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktorus var integrēt vienpakāpju vai divpakāpju procesa konstrukcijās atkarībā no izejvielu kvalitātes.

Tipisks UCO pārvēršanas biodīzeļdegvielā process ietver:

• Izlietotās pārtikas eļļas savākšana un uzglabāšana
• Filtrēšana cieto daļiņu un pārtikas daļiņu noņemšanai
• Žāvēšana vai atūdeņošana, lai samazinātu mitruma saturu
• FFA analīze, lai noteiktu vajadzīgo reakcijas ceļu
• Brīvo taukskābju esterifikācija, ja FFA ir daudz
• Transesterifikācija ar metanolu, veidojot metilesterus
• Biodīzeļdegvielas un glicerīna atdalīšana
• Biodīzeļdegvielas mazgāšana vai sausā attīrīšana
• Galīgā pulēšana, lai sasniegtu degvielas kvalitātes specifikācijas

Ja ir augsts FFA līmenis, bieži izmanto esterifikācijas priekšapstrādi, lai pirms galvenā pāresterifikācijas posma brīvās taukskābes pārvērstu esteros. Ultraskaņas apstrāde var paātrināt abus posmus un uzlabot kopējo rūpnīcas produktivitāti. Uzziniet vairāk par divpakāpju biodīzeļdegvielas konversiju ar ultraskaņas palīdzību!

Kāpēc Hielscher ultraskaņas reaktori ir labi piemēroti UCOME biodīzeļdegvielai

Hielscher ultraskaņas reaktori ir izstrādāti rūpnieciskai šķidrumu apstrādei un ir īpaši efektīvi biodīzeļdegvielas lietojumiem, kur šķidruma-šķidruma sajaukšana kontrolē reakcijas ātrumu. Tā vietā, lai būtu atkarīgs tikai no masveida maisīšanas, ultraskaņa rada intensīvu lokalizētu enerģiju tieši tur, kur tā ir nepieciešama.
Tas sniedz ražotājiem vairākas praktiskas priekšrocības.

• Lieliska eļļas un metanola sajaukšana
  Viens no galvenajiem biodīzeļdegvielas ražošanas ierobežojumiem ir sliktā eļļas un metanola sajaukšanās. Hielscher ultraskaņas reaktori rada ļoti smalku emulsiju, kas ievērojami uzlabo kontaktu starp reaģējošām vielām. Labāks kontakts nozīmē ātrāku reakcijas kinētiku un augstāku konversiju.
• Augsta veiktspēja ar sarežģītām izejvielām
  UCO nav viendabīga izejviela. Tās ūdens saturs, FFA līmenis un piesārņojuma līmenis dažādās partijās var atšķirties. Hielscher reaktori palīdz kompensēt šīs atšķirības, pastiprinot reakcijas vidi, padarot procesu izturīgāku un pielāgojamāku.
• Īsāks uzturēšanās laiks
  Tā kā ultraskaņa paātrina esterifikāciju un pāresterifikāciju, ražotāji bieži vien var sasniegt mērķa konversiju īsākā laikā nekā ar parastajām maisīšanas sistēmām. Tas var samazināt reaktora tilpuma prasības un palielināt caurlaides spēju.
• Nepārtraukta inline darbība
  Hielscher ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori ir ideāli piemēroti nepārtrauktai apstrādei. Inline reaktoru konfigurācijas nodrošina vienmērīgu ražošanu ar reproducējamu kvalitāti, kas ir ļoti vērtīga komerciālām biodīzeļdegvielas ražotnēm.
• Vienkārša mēroga palielināšana
  Galvenā Hielscher tehnoloģijas priekšrocība ir lineāra mēroga palielināšana. Procesa parametrus, kas noteikti laboratorijas vai eksperimentālajos izmēģinājumos, var prognozējamāk pārnest uz lielākām ražošanas sistēmām. Tas samazina attīstības risku un vienkāršo paplašināšanas plānošanu.
• Rūpnieciskā uzticamība
  Hielscher sistēmas ir paredzētas sarežģītiem rūpnieciskiem darbiem. Biodīzeļdegvielas ražotājiem tas nozīmē uzticamu reaktora darbību, reproducējamus rezultātus un savietojamību ar automatizētām procesa līnijām.
• Biodīzeļdegvielas ražošana atbilstoši ASTM D6751 un EN 14214 standartiem
  Komerciālo biodīzeļdegvielas ražotāju mērķis bieži ir degvielas kvalitātes specifikācijas, piemēram, ASTM D6751 un EN 14214. Šie standarti nosaka kritiskās īpašības, tostarp esteru saturu, viskozitāti, uzliesmošanas temperatūru, skābes vērtību, ūdens saturu, oksidācijas stabilitāti, piesārņotāju robežvērtības un glicerīna līmeni.

 
Uzziniet, kā ar ultraskaņu ražota biodīzeļdegviela darbojas dīzeļdegvielas iekšdedzes dzinējos!

Hielscher ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori tiek izmantoti biodīzeļdegvielas ražošanas procesos, kas paredzēti, lai sasniegtu degvielas kvalitāti saskaņā ar ASTM D6751 un EN 14214. Savā pētījumā, kas publicēts 2020. gadā, Bastante-Saezs un kolēģi pierādīja, ka biodīzeļdegviela, kas ražota no kebabu atkritumu taukiem, izmantojot Hielscher ultraskaņas reaktoru, deva augstu taukskābju metilestera (FAME) iznākumu. FAME bija augstāki (97,42 % w/w vistas taukiem un 96,98 % w/w liellopu-jēra taukiem) nekā Eiropas regulā EN 14214 noteiktā minimālā robežvērtība (t. i., vismaz 96,5 % w/w).

 

 

Mazapjoma biodīzeļdegviela saimniecībām un lietotājiem ārpus tīkla

Dažās valstīs vai reģionos biodīzeļdegvielas noteikumi maziem privātiem lietotājiem ir ierobežoti vai netiek piemēroti. Lauksaimnieki un iekārtu īpašnieki var ražot mazāku biodīzeļdegvielas daudzumu no izlietotas pārtikas eļļas, lai to patērētu uz vietas traktoros, ģeneratoros, sildītājos vai citās ar dīzeļdegvielu darbināmās lauksaimniecības iekārtās.
Šādos gadījumos mērķis bieži vien ir praktiska degvielas aizstāšana, nevis sertificēta pārdošana tirdzniecībā. Ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori var būt pievilcīgi arī šādai decentralizētai ražošanai, jo tie piedāvā:

• Ātra reakcija
• Efektīva konversija ar kompaktu aprīkojumu
• Laba piemērotība mainīgām atkritumeļļas izejvielām
• Mazāka atkarība no lielām maisītājtvertnēm
• Modulāras apstrādes konfigurācijas potenciāls

Vienlaikus ir svarīgi skaidri norādīt, ka biodīzeļdegviela, kas nav standarta biodīzeļdegviela, var nebūt piemērota visiem dzinējiem, var neatbilst vietējām tiesību aktu prasībām un var radīt uzglabāšanas, materiālu saderības, emisiju vai dzinēja garantijas problēmas. Ja pastāv biodīzeļdegvielas standarti, degviela pirms izmantošanas reglamentētos lietojumos vai autotransporta līdzekļos attiecīgi jāpārbauda un jāražo.

 

 

Ultraskaņas biodīzeļdegvielas ražošanas no UCO ekonomiskās priekšrocības

Viens no lielākajiem biodīzeļdegvielas ekonomikas mainīgajiem lielumiem ir izejvielu izmaksas. Tā kā izmantotā pārtikas eļļa parasti ir lētāka par rafinētām augu eļļām, tā piedāvā lielu izmaksu ietaupījuma potenciālu. Tomēr šos ietaupījumus var zaudēt, ja process ir lēns, ķīmiski neefektīvs vai nespēj tikt galā ar izejvielu mainīgumu.
Hielscher ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori palīdz aizsargāt rentabilitāti, uzlabojot reakcijas efektivitāti un augu produktivitāti. Potenciālās ekonomiskās priekšrocības ir šādas:

• Zemo izmaksu UCO izejvielu labāka izmantošana
• Palielināta caurlaides spēja
• Samazināts reakcijas laiks
• Mazāks ar maisīšanu saistītais enerģijas patēriņš salīdzinājumā ar neefektīviem maisīšanas scenārijiem.
• Uzlabota procesu konsekvence
• Vieglāka integrācija nepārtrauktās ražošanas līnijās

Ražotājiem, kas vēlas paplašināt atkritumeļļas biodīzeļdegvielas ražošanu, šāda izejvielu elastīguma un procesa intensifikācijas kombinācija var būt ļoti vērtīga.

Pārvērsiet UCO uz UCOME biodīzeļdegvielu efektīvi ar Hielscher ultraskaņas reaktoriem!

Izlietotās pārtikas eļļas pārvēršana UCOME ir gudrs veids, kā no atkritumiem ražot atjaunojamo degvielu, vienlaikus uzlabojot ilgtspējību un samazinot izejvielu izmaksas. Tā kā UKO bieži vien ir grūtāk pārstrādāt nekā neapstrādātas eļļas, reaktoru tehnoloģijai ir izšķiroša nozīme, lai panāktu efektīvu un uzticamu biodīzeļdegvielas ražošanu.
Hielscher ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori intensificē reakciju starp eļļu un metanolu, izmantojot kavitācijas izraisītu sajaukšanos un masas pārnesi. Tas nodrošina ātrāku esterifikāciju un pāresterifikāciju, labāku mainīgo UCO izejvielu apstrādi un mērogojamu biodīzeļdegvielas inline ražošanu.
Komerciālajiem ražotājiem Hielscher ultraskaņas sistēmas tiek izmantotas biodīzeļdegvielas procesos, kas paredzēti, lai ražotu degvielu, kas atbilst ASTM D6751 un EN 14214 standartiem. Lauksaimniekiem un mazajiem lietotājiem valstīs, kurās nav biodīzeļdegvielas noteikumu, ultraskaņas reaktori var arī atbalstīt kompaktu mazāku biodīzeļdegvielas daudzumu ražošanu vietējās iekārtas lietošanai, vienlaikus atzīstot, ka degviela bez specifikācijām jāizmanto piesardzīgi un saskaņā ar vietējām prasībām un dzinēja savietojamību.
Ja jūsu mērķis ir efektīva UCO līdz UCOME ražošana, Hielscher ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori piedāvā jaudīgu un mērogojamu tehnoloģiju platformu modernai biodīzeļdegvielas apstrādei.

Tabulā zemāk ir norādīta aptuvenā Hielscher ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktoru pārstrādes jauda:

Plūsmas ātrums	Jauda
20 – 100L / h	1kW
80 – 400L/h	4x1kW
0.3 – 1,5m³ / h	4x4kW
2 – 10m³/h	6x16kW
20 – 100m³/h	62x16kW

Kāpēc Hielscher ir spēcīga izvēle biodīzeļdegvielas ražotājiem?

Hielscher ir atzīta par rūpniecisko ultraskaņas tehnoloģiju, kas izstrādāta reālu procesu vajadzībām. Biodīzeļdegvielas ražošanā Hielscher ultraskaņas reaktori nodrošina praktisku veidu, kā intensificēt UCO konversiju, uzlabot metanola un eļļas sajaukšanu un atbalstīt efektīvu biodīzeļdegvielas ražošanu no atkritumeļļām un taukiem.

Galvenie iemesli, kāpēc ražotāji izvēlas Hielscher, ir šādi:

• Pierādīta pieredze ultraskaņas jomā
• Inline reaktoru konstrukcijas nepārtrauktai biodīzeļdegvielas pārstrādei
• Piemērotība esterifikācijai un pāresterifikācijai
• Spēcīgs palielināšanas ceļš no laboratorijas līdz ražošanai
• Robustas iekārtas industriālai videi
• Efektīvs sarežģītu izejvielu, piemēram, izlietotas pārtikas eļļas, pārstrādes process.

Projektēšana, ražošana un konsultācijas – Kvalitāte ražots Vācijā

Hielscher ultrasonikatori ir labi pazīstami ar saviem augstākajiem kvalitātes un dizaina standartiem. Robustums un viegla darbība ļauj vienmērīgi integrēt mūsu ultrasonikatorus rūpnieciskajās iekārtās. Hielscher ultrasonikatori viegli apstrādā neapstrādātus apstākļus un prasīgu vidi.

Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums un īpašu uzsvaru liek uz augstas veiktspējas ultrasonikatoriem, kas piedāvā vismodernākās tehnoloģijas un lietotājdraudzīgumu. Protams, Hielscher ultrasonikatori atbilst CE prasībām un atbilst UL, CSA un RoHs prasībām.

---

---

Literatūra / Atsauces

• J. Sáez-Bastante, M. Carmona-Cabello, S. Pinzi, M.P. Dorado (2020): Recycling of kebab restoration grease for bioenergy production through acoustic cavitation. Renewable Energy, Volume 155, 2020. 1147-1155.
• M. Maghami, S.M. Sadrameli, B. Ghobadian (2015): Production of biodiesel from fishmeal plant waste oil using ultrasonic and conventional methods. Applied Thermal Engineering, Volume 75,
  2015. 575-579.
• Veera Gnaneswar Gude, Georgene Elizabeth Grant (2013): Biodiesel from waste cooking oils via direct sonication. Applied Energy, Volume 109, 2013. 135-144.
• Medeiros, Eliane; Vieira, Bruno; Pereira, Cláudio; Nadaleti, Willian; Quadro, Maurizio; Andreazza, Robson (2019): Production of biodiesel using oil obtained from fish processing residue by conventional methods assisted by ultrasonic waves: Heating and stirring. Renewable Energy 2019.
• Abdullah, C. S. ; Baluch, N.; Mohtar S. (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi (Sciences ; Engineering) 77:5; 2015. 155-161.
• 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.
• Darwin, Sebayan; Agustian, Egi; Praptijanto, Achmad (2010): Transesterification Of Biodiesel From Waste Cooking Oil Using Ultrasonic Technique. International Conference on Environment 2010 (ICENV 2010).

Biežāk uzdotie jautājumi

Vai biodīzeļdegvielu var izmantot lauksaimniecības tehnikā?

Jā. Lauksaimniecības tehnikai ar kompresijas aizdedzes dīzeļdzinējiem parasti var izmantot biodīzeļdegvielas maisījumus, un daudzi ražotāji apstiprina tādus maisījumus kā B5 vai B20; lielāki maisījumi ir atkarīgi no konkrētā dzinēja, degvielas sistēmas materiāliem un OEM norādījumiem.

Kādus dzinējus var darbināt ar biodīzeļdegvielu?

Biodīzeļdegviela ir paredzēta dīzeļdzinējiem, īpaši kompresijaizdedzes dzinējiem, ko izmanto transportlīdzekļos, ģeneratoros un lauksaimniecības tehnikā. Praksē būtībā visi dīzeļdzinēji var darboties ar zemas koncentrācijas biodīzeļdegvielas maisījumiem, bet augstāku maisījumu vai tīras biodīzeļdegvielas (B100) izmantošanai nepieciešama dzinēja savietojamība un ražotāja apstiprinājums.

Kas ir ASV standarts ASTM D6751?

ASTM D6751 ir ASV specifikācija biodīzeļdegvielas maisījumam B100, kas paredzēts sajaukšanai ar vidējā destilāta degvielu. Tā nosaka nepieciešamās degvielas īpašības un attiecas uz S15 un S500 klasēm, kas atbilst maksimālajam sēra saturam 15 ppm un 500 ppm.

Kas ir UCOME biodīzeļdegviela?

UCOME ir lietotas cepamās eļļas metilesteris. Tā ir taukskābju metilestera biodīzeļdegviela, ko ražo, pārvēršot atkritumeļļu ēdienu gatavošanai metilesteros, parasti izmantošanai kā dīzeļdegvielas aizstājēju vai maisījuma sastāvdaļu.

Vai UCOME ir piemērots kā biodīzeļdegvielas maisījuma komponents biodīzeļdegvielai?

Jā. UCOME jau tiek komerciāli izmantots kā maisījuma komponents flotes biodegvielas sastāvā, piemēram, maisījumos ar mazutu ar ļoti zemu sēra saturu (VLSFO). Tā piemērotība ir atkarīga no degvielas kvalitātes, stabilitātes, saderības un atbilstības attiecīgajām kuģu degvielas specifikācijām un apstrādes prasībām.