No UCO līdz biodīzeļdegvielai, izmantojot ultraskaņas reaktorus

Izlietota cepamā eļļa (UCO) ir kļuvusi par vienu no pievilcīgākajām izejvielām ilgtspējīgai biodīzeļdegvielas ražošanai. UCO pārveidošana biodīzeļdegvielā jeb izlietotas cepamās eļļas metilesterī palīdz samazināt atkritumu daudzumu, pazemina izejvielu izmaksas un veicina apritīgāku degvielas saimniecību. Biodīzeļdegvielas ražotājiem, kuri meklē efektīvu pārstrādes tehnoloģiju, Hielscher ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori piedāvā jaudīgu risinājumu pāresterificēšanas un esterificēšanas procesu intensificēšanai.

Hielscher ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktorus plaši izmanto, lai uzlabotu lētu eļļu un tauku pārveidošanu augstas kvalitātes biodīzeļdegvielā. Radot intensīvu sajaukšanos mikroskopiskā līmenī, ultraskaņas kavitācija paātrina ķīmiskās reakcijas, uzlabo masas pārnesi starp savstarpēji nesajaucamām fāzēm un palīdz ražotājiem nodrošināt ātru, uzticamu biodīzeļdegvielas ražošanu ar iespēju palielināt tās mērogu.

UCOME – biodīzeļdegviela no eļļu atkritumiem

UCOME apzīmē izlietotas cepamās eļļas metilesteri. Tā ir biodīzeļdegviela, ko ražo, pārveidojot cepamo eļļu atkritumus taukskābju metilesteros ķīmiskā reakcijā ar metanolu. Tā kā UCO ir otrreizēji izmantojama izejviela, UCOME ir īpaši pievilcīga gan no ekonomiskā, gan vides aizsardzības viedokļa.
Salīdzinājumā ar pirmreizējām augu eļļām UCO sniedz skaidras izmaksu priekšrocības, taču tās pārstrāde rada arī izaicinājumus. Izlietota cepamā eļļa bieži satur:

• Brīvās taukskābes (FFA)
• Ūdeni
• Pārtikas atliekas un piesārņotājus
• Oksidācijas produktus
• Mainīgu sastāvu atkarībā no izcelsmes un iepriekšējās izmantošanas

Šo faktoru dēļ procesa efektivitāte un reaktora veiktspēja ir īpaši svarīga. Tieši šeit ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori sniedz būtiskas priekšrocības.

 

Šajā mācību video iepazīstinām ar zinātnisko pamatojumu tam, kā ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori būtiski uzlabo biodīzeļdegvielas ražošanu. Hielscher ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori ir atzīti par efektīvu līdzekli biodīzeļdegvielas ražošanas procesa uzlabošanai. Šajā video sīkāk aplūkojam to darbības principu un parādām dažādas ultraskaņas iekārtu konfigurācijas jebkuram ražošanas mērogam. Palieliniet biodīzeļdegvielas ražošanas efektivitāti un ekonomisko izdevīgumu un, pateicoties ātrai pārveides reakcijai, iegūstiet lielāku augstas kvalitātes biodīzeļdegvielas iznākumu. Vienlaikus ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori ļauj izmantot zemas kvalitātes eļļas, piemēram, augu eļļu atkritumus vai izlietotus cepšanas taukus, un palīdz ietaupīt metanolu un katalizatoru, veicinot videi draudzīgu un ilgtspējīgu biodīzeļdegvielas ražošanu.

 

Kā ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori uzlabo UCO pārveidošanu UCOME

Tradicionālajā biodīzeļdegvielas ražošanā bieži izmanto mehānisku maisīšanu un siltumu, lai nodrošinātu eļļas, spirta un katalizatora saskari. Tā kā eļļa un metanols slikti sajaucas, parastajos reaktoros var rasties tādas problēmas kā lēnas reakcijas, nepilnīga pārveidošana, lielāks ķīmisko vielu patēriņš un ilgāks uzturēšanās laiks.
Hielscher ultraskaņas reaktori izmanto augstas intensitātes ultraskaņu, lai šķidrumā radītu kavitāciju. Kavitācija rada mikroskopiskas sajaukšanās zonas ar ārkārtīgi lieliem bīdes spēkiem. Tie sadala metanolu ļoti smalkos pilienos eļļas fāzē un rada daudz lielāku fāžu saskares virsmu reakcijai.

Rezultāts ir ievērojami intensificēts biodīzeļdegvielas ražošanas process ar būtiskām priekšrocībām:

• Ātrāka pāresterificēšana un esterificēšana
• Uzlabota pārveidošanas efektivitāte
• Labāka metanola un katalizatora izmantošana
• Saīsināts reakcijas laiks
• Iespēja veikt nepārtrauktu apstrādi plūsmā
• Vienkārša mēroga palielināšana no pilotražošanas līdz rūpnieciskai ražošanai

UCO izejvielām ar paaugstinātu FFA saturu ultraskaņa ir īpaši noderīga, jo tā uzlabo gan skābes katalizētas esterificēšanas, gan bāzes katalizētas pāresterificēšanas posmus.

No UCO līdz biodīzeļdegvielai: procesa pārskats

Izlietotas cepamās eļļas pārveidošana biodīzeļdegvielā parasti ietver vairākus procesa posmus. Hielscher ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktorus var integrēt viena vai divu posmu procesos atkarībā no izejvielas kvalitātes.

Tipisks UCO pārveidošanas process biodīzeļdegvielā ietver:

• Izlietotas cepamās eļļas savākšanu un uzglabāšanu
• Filtrēšanu cieto vielu un pārtikas daļiņu atdalīšanai
• Žāvēšanu vai ūdens atdalīšanu mitruma satura samazināšanai
• FFA analīzi nepieciešamā reakcijas ceļa noteikšanai
• Brīvo taukskābju esterificēšanu, ja FFA saturs ir augsts
• Pāresterificēšanu ar metanolu, veidojot metilesterus
• Biodīzeļdegvielas un glicerīna atdalīšanu
• Biodīzeļdegvielas mazgāšanu vai sauso attīrīšanu
• Galīgo attīrīšanu, lai izpildītu degvielas kvalitātes specifikāciju prasības

Ja FFA saturs ir augsts, pirms galvenā pāresterificēšanas posma bieži veic sākotnēju esterificēšanu, lai brīvās taukskābes pārveidotu esteros. Apstrāde ar ultraskaņu var paātrināt abus posmus un uzlabot ražotnes kopējo ražīgumu. Lasiet vairāk par divpakāpju biodīzeļdegvielas iegūšanu ar ultraskaņas palīdzību!

Kāpēc Hielscher ultraskaņas reaktori ir labi piemēroti UCOME biodīzeļdegvielas ražošanai

Hielscher ultraskaņas reaktori ir izstrādāti rūpnieciskai šķidrumu apstrādei un ir īpaši efektīvi biodīzeļdegvielas ražošanā, kur šķidrumu savstarpējā sajaukšana nosaka reakcijas ātrumu. Ultraskaņa ļauj nepaļauties tikai uz visa tilpuma maisīšanu un rada intensīvu lokalizētu enerģiju tieši tur, kur tā ir nepieciešama.
Tas ražotājiem sniedz vairākas praktiskas priekšrocības.

• Izcila eļļas un metanola sajaukšana
  Viens no galvenajiem ierobežojumiem biodīzeļdegvielas ražošanā ir eļļas un metanola sliktā savstarpējā sajaucamība. Hielscher ultraskaņas reaktori rada ļoti smalku emulsiju, kas ievērojami uzlabo reaģentu saskari. Labāka saskare nozīmē ātrāku reakcijas kinētiku un augstāku konversijas pakāpi.
• Augsta veiktspēja, apstrādājot sarežģītas izejvielas
  UCO nav viendabīga izejviela. Ūdens saturs, brīvo taukskābju (FFA) daudzums un piesārņojuma līmenis dažādās partijās var atšķirties. Hielscher reaktori palīdz kompensēt šīs atšķirības, intensificējot reakcijas vidi un padarot procesu stabilāku un pielāgojamāku.
• Īsāks uzturēšanās laiks
  Tā kā ultraskaņa paātrina esterifikāciju un pāresterificēšanu, ražotāji bieži var sasniegt vēlamo konversijas pakāpi īsākā laikā nekā ar tradicionālām sistēmām, kurās izmanto maisīšanu. Tas var samazināt nepieciešamo reaktora tilpumu un palielināt ražīgumu.
• Nepārtraukta darbība plūsmā
  Hielscher ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori ir ideāli piemēroti nepārtrauktai apstrādei. Plūsmā uzstādītu reaktoru konfigurācijas nodrošina ražošanu stacionārā režīmā ar reproducējamu kvalitāti, kas ir ļoti vērtīgi komerciālām biodīzeļdegvielas ražotnēm.
• Vienkārša mēroga palielināšana
  Būtiska Hielscher tehnoloģijas priekšrocība ir lineāra mēroga palielināšana. Laboratorijas vai pilotizmēģinājumos noteiktos procesa parametrus var pārnest uz lielākām ražošanas sistēmām ar labāk paredzamiem rezultātiem. Tas samazina izstrādes risku un vienkāršo ražošanas paplašināšanas plānošanu.
• Uzticamība rūpnieciskajā darbībā
  Hielscher sistēmas ir paredzētas darbam prasīgos rūpnieciskos apstākļos. Biodīzeļdegvielas ražotājiem tas nozīmē uzticamu reaktora darbību, reproducējamus rezultātus un saderību ar automatizētām procesa līnijām.
• Biodīzeļdegvielas ražošana atbilstoši ASTM D6751 un EN 14214
  Komerciālie biodīzeļdegvielas ražotāji bieži cenšas nodrošināt atbilstību tādām degvielas kvalitātes specifikācijām kā ASTM D6751 un EN 14214. Šie standarti nosaka būtiskus raksturlielumus, tostarp esteru saturu, viskozitāti, uzliesmošanas temperatūru, skābes skaitli, ūdens saturu, oksidatīvo stabilitāti, piesārņotāju robežvērtības un glicerīna saturu.

 
Lasiet, kā ar ultraskaņu ražota biodīzeļdegviela darbojas dīzeļdzinējos!

Hielscher ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktorus izmanto biodīzeļdegvielas ražošanas procesos, kas izstrādāti, lai sasniegtu ASTM D6751 un EN 14214 atbilstošu degvielas kvalitāti. Savā 2020. gadā publicētajā pētījumā Bastante-Saez un kolēģi pierādīja, ka biodīzeļdegvielas ražošana no kebabu gatavošanā radušos tauku atkritumiem, izmantojot Hielscher ultraskaņas reaktoru, nodrošināja augstu taukskābju metilesteru (FAME) iznākumu. FAME iznākums bija augstāks (97,42% w/w vistas taukiem un 96,98 liellopu un jēru taukiem) nekā Eiropas standartā EN 14214 noteiktā minimālā robežvērtība (t. i., vismaz 96,5% w/w).

 

 

Biodīzeļdegvielas ražošana nelielā apjomā saimniecībām un no elektrotīkla neatkarīgiem lietotājiem

Dažās valstīs vai reģionos biodīzeļdegvielas regulējums ir ierobežots vai tā prasību izpilde netiek nodrošināta attiecībā uz nelieliem privātiem lietotājiem. Lauksaimnieki un iekārtu īpašnieki var ražot mazākus biodīzeļdegvielas daudzumus no lietotas cepamās eļļas patēriņam uz vietas traktoros, ģeneratoros, sildītājos vai citās saimniecības iekārtās, kas darbojas ar dīzeļdegvielu.
Šādos gadījumos mērķis bieži ir praktiska degvielas aizstāšana, nevis sertificēta degvielas tirdzniecība. Ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori var būt pievilcīgi arī šādai decentralizētai ražošanai, jo tie nodrošina:

• Īsu reakcijas laiku
• Efektīvu konversiju ar kompaktām iekārtām
• Labu piemērotību mainīga sastāva eļļas atkritumu izejvielām
• Mazāku atkarību no lielām tvertnēm ar maisītājiem
• Iespēju veidot modulāras apstrādes sistēmas

Vienlaikus ir svarīgi skaidri norādīt, ka specifikācijām neatbilstoša biodīzeļdegviela var nebūt piemērota visiem dzinējiem, var neatbilst vietējo normatīvo aktu prasībām un var radīt problēmas saistībā ar uzglabāšanu, materiālu savietojamību, emisijām vai dzinēja garantiju. Ja ir spēkā biodīzeļdegvielas standarti, pirms izmantošanas reglamentētās lietojuma jomās vai ceļu transportlīdzekļos degviela ir jāpārbauda un jāražo atbilstoši šiem standartiem.

 

 

Ekonomiskās priekšrocības biodīzeļdegvielas ražošanai no UCO ar ultraskaņu

Izejvielu izmaksas ir viens no lielākajiem mainīgajiem faktoriem biodīzeļdegvielas ražošanas ekonomikā. Tā kā lietota cepamā eļļa parasti ir lētāka nekā rafinētas augu eļļas, tā sniedz ievērojamas izmaksu ietaupījuma iespējas. Tomēr šie ietaupījumi var zust, ja process ir lēns, ķīmiski neefektīvs vai nespēj pielāgoties izejvielu mainīgumam.
Hielscher ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori palīdz saglabāt rentabilitāti, uzlabojot reakcijas efektivitāti un ražotnes ražīgumu. Iespējamās ekonomiskās priekšrocības ietver:

• Lētāku UCO izejvielu labāka izmantošana
• Palielināta caurlaidspēja
• Saīsināts reakcijas laiks
• Mazāks enerģijas patēriņš maisīšanai salīdzinājumā ar neefektīvu visa tilpuma mehānisko maisīšanu
• Uzlabota procesa vienmērība
• Vienkāršāka integrācija nepārtrauktās ražošanas līnijās

Ražotājiem, kuri vēlas palielināt biodīzeļdegvielas ražošanas apjomu no eļļu atkritumiem, šī izejvielu izvēles elastīguma un procesa intensifikācijas kombinācija var būt ļoti vērtīga.

Efektīvi pārveidojiet UCO par UCOME biodīzeļdegvielu ar Hielscher ultraskaņas reaktoriem!

Lietotas cepamās eļļas pārveidošana par UCOME ir pārdomāts veids, kā no atkritumiem iegūt atjaunojamu degvielu, vienlaikus uzlabojot ilgtspēju un samazinot izejvielu izmaksas. Tā kā UCO bieži ir grūtāk pārstrādāt nekā pirmreizējas eļļas, reaktoru tehnoloģijai ir izšķiroša nozīme efektīvas un uzticamas biodīzeļdegvielas ražošanas nodrošināšanā.
Hielscher ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori intensificē eļļas un metanola reakciju, izmantojot kavitācijas izraisītu maisīšanu un masas pārnesi. Tas nodrošina ātrāku esterifikāciju un pāresterificēšanu, labākas iespējas pārstrādāt mainīga sastāva UCO izejvielas un mērogojamu biodīzeļdegvielas ražošanu nepārtrauktā plūsmā.
Komerciālajā ražošanā Hielscher ultraskaņas sistēmas izmanto biodīzeļdegvielas ražošanas procesos, kas izstrādāti ASTM D6751 un EN 14214 prasībām atbilstošas degvielas iegūšanai. Lauksaimniekiem un nelieliem lietotājiem valstīs, kurās nav biodīzeļdegvielas regulējuma, ultraskaņas reaktori var arī nodrošināt nelielu biodīzeļdegvielas daudzumu ražošanu kompaktās iekārtās izmantošanai uz vietas esošajā tehnikā, vienlaikus ņemot vērā, ka specifikācijām neatbilstoša degviela jālieto piesardzīgi un atbilstoši vietējām prasībām un dzinēju savietojamībai.
Ja jūsu mērķis ir efektīva UCOME ražošana no UCO, Hielscher ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktori piedāvā jaudīgu un mērogojamu tehnoloģisko platformu mūsdienīgai biodīzeļdegvielas ražošanai.

Tālāk redzamajā tabulā sniegts priekšstats par Hielscher ultraskaņas biodīzeļdegvielas reaktoru aptuveno pārstrādes jaudu:

Plūsmas ātrums	Jauda
20 – 100L/hr	1kW
80 – 400L/hr	4x1kW
0,3 – 1,5m³/hr	4x4kW
2 – 10m³/hr	6x16kW
20 – 100m³/hr	62x16kW

Kāpēc Hielscher ir pārliecinoša izvēle biodīzeļdegvielas ražotājiem?

Hielscher ir atzīts rūpniecisko ultraskaņas tehnoloģiju jomā, un tā tehnoloģijas ir izstrādātas praktiskai izmantošanai tehnoloģiskajos procesos. Biodīzeļdegvielas ražošanā Hielscher ultraskaņas reaktori nodrošina praktisku veidu, kā intensificēt UCO pārveidošanu, uzlabot metanola un eļļas sajaukšanu un veicināt efektīvu biodīzeļdegvielas ražošanu no eļļu un tauku atkritumiem.

Galvenie iemesli, kāpēc ražotāji izvēlas Hielscher:

• Pārbaudīta kompetence ultraskaņas jomā
• Plūsmas reaktoru konstrukcijas nepārtrauktai biodīzeļdegvielas ražošanai
• Piemērotība esterifikācijai un pāresterificēšanai
• Pārliecinošas mēroga palielināšanas iespējas no laboratorijas līdz ražošanai
• Izturīgas iekārtas rūpnieciskai videi
• Efektīva grūti pārstrādājamu izejvielu, piemēram, lietotas cepamās eļļas, pārstrāde

Projektēšana, ražošana un konsultācijas – Vācijā radīta kvalitāte

Hielscher ultraskaņas apstrādes iekārtas ir labi pazīstamas ar saviem visaugstākajiem kvalitātes un konstrukcijas standartiem. Izturība un vienkārša lietošana ļauj mūsu ultraskaņas apstrādes iekārtas viegli integrēt rūpnieciskajās ražotnēs. Hielscher ultraskaņas apstrādes iekārtas viegli tiek galā ar skarbiem apstākļiem un prasīgu darba vidi.

Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums, kas īpašu uzmanību pievērš augstas veiktspējas ultraskaņas apstrādes iekārtām ar vismodernākajām tehnoloģijām un lietotājam draudzīgu darbību. Protams, Hielscher ultraskaņas apstrādes iekārtas atbilst CE prasībām un izpilda UL, CSA un RoHs prasības.

---

---

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).