Hielscher ultralydteknologi

Biodieselproduksjon & Biodiesel Konvertering

Når du lager biodiesel, reduserer sakte reaksjonskinetikk og dårlig masseoverføring biodiesel-anleggets kapasitet og biodieselutbytte og -kvalitet. Hielscher ultralydreaktorer forbedrer transesterifikasjonskinetikken betydelig. Derfor kreves lavere overskytende metanol og mindre katalysator for biodieselbehandling.

Biodiesel er Vanligvis produsert i batchreaktorer bruker varme og mekanisk blanding som energiinngang. Ultralyd kavitasjonsblanding er en effektivt alternativ betyr å oppnå bedre blanding i kommersiell biodieselbehandling. Ultralydkavitasjon gir den nødvendige aktiveringsenergien for den industrielle biodiesel-transesterifikasjonen.

Transesterification (Kjemisk biodiesel Konvertering)

Produksjon av biodiesel fra vegetabilske oljer (f.eks. Soya, canola, jatropha, solsikkefrø eller alger) eller animalsk fett, involverer basekatalysert transesterifisering av fettsyrer med metanol eller etanol for å gi de tilsvarende metylestere eller etylestere. Glyserin er et uunngåelig biprodukt av denne reaksjonen.

Vegetabilske oljer som animalsk fett er triglyserider sammensatt av tre kjeder av fettsyrer bundet av et glyserinmolekyl. Triglyserider er estere. Estere er syrer, som fettsyrer, kombinert med en alkohol. Glyserin (= glycerol) er en tung alkohol. I omstillingsprosessen omdannes triglyseridestere til alkylestere (= biodiesel) ved bruk av en katalysator (lut) og et alkoholreagens, f.eks. Metanol, som gir metylester biodiesel. Metanol erstatter glycerin.

Glycerin – den tyngre fasen – vil synke til bunnen. biodiesel – den lettere fasen – flyter på toppen og kan skilles, for eksempel ved karaffører eller sentrifuger. Denne konverteringsprosessen kalles omestering.

Den konvensjonelle forestringsreaksjonen i Batchbehandling har en tendens til å være sakte, og faseseparering av glycerol er tidkrevende, og tar ofte 5 timer eller mer.

Ultralyd for biodiesel produksjon

Tulsa Biofuels_Manufacturer

"Vi har vært veldig fornøyd med Hielscher utstyr og service, og vi har alle tenkt å inkludere Hielscher ultralydteknologi i alle våre fremtidige tiltak."

Todd Stephens, Tulsa Biodrivstoff

I dag produseres biodiesel primært i batchreaktorer. Ultralyd biodiesel konvertering gjør det mulig for kontinuerlig inline behandling. Ultralydbehandling kan oppnå en biodiesel utbytte på over 99%. Ultralydreaktorer reduser behandlingstiden fra den konvensjonelle 1 til 4 timers batchbehandling til mindre enn 30 sekunder. Viktigere, ultralyd reduserer separasjonstiden fra 5 til 10 timer (ved bruk av konvensjonell omrøring) til mindre enn 60 minutter. Ultralydningen bidrar også til å redusere mengden katalysator som krever opptil 50% på grunn av økt kjemisk aktivitet i nærvær av kavitasjon (se også sonochemistry). Ved bruk av ultralydbehandling blir også mengden overskudd av metanol redusert. En annen fordel er den resulterende økningen i renheten av glycerol.

Ultralydproduksjon av biodiesel innebærer følgende trinn:

  1. vegetabilsk olje eller animalsk fett blandes med metanol (som gjør metylestere) eller etanol (for etylestere) og natrium- eller kaliummetoksid eller -hydroksyd
  2. blandingen oppvarmes, f.eks. til temperaturer mellom 45 og 65degC
  3. den oppvarmede blandingen er sonikerte inline i 5 til 15 sekunder
  4. glycerin faller ut eller separeres ved hjelp av sentrifuger
  5. Den konverterte biodiesel vaskes med vann

Vanligvis er sonikering utført ved forhøyet trykk (1 til 3 bar, gauge trykk) ved hjelp av en matepumpe og en justerbar tilbaketrykksventil ved siden av strømningscellen.

Industriell biodiesel konvertering trenger ikke mye ultralydsenergi. Tabellen over viser typiske strømkrav for ulike strømningshastigheter. Den faktiske energibehovet kan bestemmes ved å bruke en 1kW ultralydprosessor i benk-skala. Alle resultater fra slike bench-top-forsøk kan være oppskalert lett. Om nødvendig er FM- og ATEX-sertifiserte ultralydsenheter tilgjengelige, for eksempel UIP1000-EXD.

Hielscher leverer industrielt ultralyd biodieselutstyr, over hele verden. Med ultralydsprosessorer opp til 16kW strøm per enkelt enhet, det er ingen grense i biodiesel plantestørrelse eller prosesseringskapasitet.

Kostnader for ultralyd biodiesel produksjon

(Klikk for større bilde!) Den samlede energieffektiviteten er viktig når du lager biodiesel. Effektiviteten beskriver hvor mye kraften overføres fra pluggen til olje / metanolblandingen. Våre ultralydsreaktorer har en total effektivitet på mer enn 80%.Ultrasonication er et effektivt middel for å øke reaksjonshastighet og konverteringsfrekvens i den kommersielle biodiesel produksjon. Ultralydsbehandlingskostnader skyldes hovedsakelig investeringen
for ultralydsutstyr, brukskostnader og vedlikehold. Den utestående energieffektivitet (klikk diagram til høyre) av Hielscher ultralydsenheter bidrar til å redusere brukskostnadene og ved dette til gjør denne prosessen enda grønnere. De resulterende kostnadene for ultralydet varierer mellom 0.1ct og 1.0ct per liter (0,4kt til 1,9kt / gallon) når brukt i kommersiell skala. Les mer om ultralyd behandlingskostnader.

Frost & Sullivan Teknologi Innovasjon av året

Frost & Sullivan European Technology Innovation of the Year Award i Biodiesel prosessorteknologi går til Hielscher Ultra i anerkjennelse av selskapets utvikling av ny ultralyd teknologi for bio-diesel produksjon.

Hielscher Ultrasonics mottok den prestisjetunge Frost & Sullivan Technology Innovation of the Year Award i anerkjennelse for selskapets utvikling av ny ultralydsteknologi for biodieselproduksjon. Klikk her for å lese mer.

Be om mer informasjon!

Vennligst bruk skjemaet nedenfor hvis du ønsker å be om ytterligere informasjon om bruk av ultralyd i den kommersielle ombyggingen av biodiesel.









Vær oppmerksom på at Personvernregler.


Biodiesel små skala ultralyd oppsett

Single Tank Setup for Ultrasonic Biodiesel Transesterification - Ultralyd konvertering av biodiesel kan utføres i hvilken som helst skala.Ultralyd kan brukes til omdannelse av olje til biodiesel i enhver skala. Bildet til høyre (Klikk for større visning!) viser en liten skala oppsett for behandling av 60-70L (16 til 19 gallons). Dette er det typiske oppsettet for innledende studier og prosessdemonstrasjon.

Dette oppsettet består av følgende deler:

  • en 500 watt eller 1000 watt ultralydsenhet (20kHz) med booster, sonotrode og strømningscelle
  • effektmåler for målingskraft og energi
  • 80L behandlingstank (plast, for eksempel HDPE)
  • varmeelement (1 til 2 kW)
  • 10L katalysator premix tank (plast, for eksempel HDPE)
  • katalysator premixer (omrører)
  • pumpe (sentrifuge, mono eller gir) i ca. 10 til 20 l / min ved 1 til 3 barg
  • tilbakeslagsventil for justering av trykk i strømningscellen
  • trykkmåler for måling av matetrykk

Forberedelse

Kaliumhydroksid (0,2 til 0,4 kg, katalysator) oppløses til ca. 8.5L metanol i katalysator forblandingstanken. Dette krever omrøring av katalysatorblandingen. Behandlingstanken fylles med 66L vegetabilsk olje. Oljen blir oppvarmet av varmeelementet til 45 til 65degC.

Konvertering

Når katalysatoren er fullstendig oppløst i metanol blandes katalysatorblandingen med den oppvarmede olje. Pumpen strømmer blandingen til strømningscellen. Ved hjelp av tilbaketrykkventilen justeres trykket til 1 til 3barg (15 til 45psig). Resirkulering gjennom ultralyd biodieselreaktoren skal utføres i ca. 20 minutter. I løpet av denne tiden blir oljen omdannet til biodiesel. Etter dette er pumpen og ultralydet slått av. Glycerin (tyngre fase) vil skille fra biodiesel (lettere fase). Adskillelsen tar ca. 30 til 60 minutter. Når separasjonen er ferdig, kan glycerin dreneres.

Biodiesel vasking

Siden den ombygde biodiesel inneholder urenheter, er det nødvendig med vasking. For vaskingen blandes vann inn i biodiesel. Ultralydbehandling kan ha nytte av blanding av biodiesel med vannet. Dette øker det aktive overflateområdet som følge av reduksjonen av dråpestørrelsen (se: ultralyd emulgerende). Vær så snill å vurdere at den svært intense sonikasjonen kan redusere vanndråpene til en størrelse, at det dannes en nesten stabil emulsjon som krever spesielle midler (f.eks. Sentrifuge) som skal skilles.

Biodiesel fremstilling Plant

Flytdiagrammet nedenfor viser et typisk oppsett for in-line sonikering av olje for konvertering til biodiesel. Klikk på diagrammet for å få en større visning.

Klikk for større visning! Continuous Biodiesel Processing Flow-Chart Bruke Ultrasonic Cavitational Mixing - Ultralyd konvertering av biodiesel kan utføres i hvilken som helst skala.

Kontinuerlig biodieselbehandling og separasjon

I et oppsett for kontinuerlig biodieselbehandling og kontinuerlig separasjon, den oppvarmede oljen og katalysatorblandingen blandes kontinuerlig sammen med justerbare pumper. En inline statisk mikser forbedrer fôrets homogenitet til ultralydsreaktoren. Olje / katalysatorblandingen passerer strømningscellen, hvor den blir utsatt for ultralyd kavitasjon i ca. 5 til 30 sekunder. En tilbaketrykksventil brukes til å regulere trykket i strømningscellen. Den sonikerte blandingen kommer inn i reaktorkolonnen på toppen. Volumet av reaktorkolonnen er konstruert for å gi ca. 1 timers retensjonstid i kolonnen. I løpet av den tiden transesterifikasjonsreaksjon er fullført. Den reagerte glyserin- / biodieselblandingen pumpes til sentrifugen hvor den skilles inn i biodiesel- og glyserinfraksjonene. Etterbehandling innebærer metanolutvinning, vasking og tørking og kan også gjøres kontinuerlig.

Dette oppsettet eliminerer biodiesel reaktor batcher, konvensjonelle omrørere og store separatortanke.

Biodiesel transesterification reaksjon Speed

Diagrammet nedenfor viser typiske resultater av transesterifisering av rapsolje (industriell karakter) med natriummetoksid (venstre) og kaliumhydroksyd (høyre). For begge testene ble en kontrollprøve (blå linje) utsatt for intens mekanisk blanding. Den røde linjen representerer den sonikerte prøven av den samme formuleringen med hensyn til volumforhold, katalysatorkonsentrasjon og temperatur. Den horisontale aksen viser tiden etter blanding eller sonikering, henholdsvis. Den vertikale aksen viser volumet av glyserin som avgjort på bunnen. Dette er en enkel måte å måle reaksjonshastigheten på. I begge diagrammene er sonikerte prøve (rød) reagerer mye raskere enn kontrollprøve (blå).

Biodiesel fra rapsolje ved bruk av natriummetoksid - Transesterifiseringshastighetsdiagram Biodiesel fra rapsolje ved bruk av kaliumhydroksid - Transesterifiseringshastighetsdiagram

Lenker for Biodiesel Supplies

Klikk her for koblinger til leverandører av pumper og tanker for biodieselindustrien.

Kjemisk og sikkerhetsinformasjon

Vennligst les informasjonen nedenfor nøye, for å unngå komplikasjoner og skadelige helseeffekter.

Biodiesel Kjemikalier

Metanol er giftig. Det kan forårsake nervesvikt som følge av langvarig bruk. Det kan også adsorberes av huden. Ved sprut i øynene kan det føre til blindhet, og metanol kan være dødelig ved svelging. Ta derfor de nødvendige forholdsregler ved håndtering av metanol. Det anbefales å bruke et godt åndedrettsvern, et forkle og gummihansker.

Kaliumhydroksid (KOH) er giftig og forårsaker brann i huden ved kontakt. God ventilasjon er nødvendig.

Sørg for at arbeidsområdet er sjenerøst og grundig ventilert for å tillate røyk å unnslippe. Åndedrettsvernmidler for damppatroner er ikke effektive mot metanolgasser. Et tilførselsluftsystem (SCBA — Selvforsynt åndedrettsapparat) gir bedre beskyttelse mot metanoldamp.

Biodiesel og gummi deler

Kjører på 100% biodiesel i lengre tid kan føre til komplikasjoner til fuktede gummideler (pumpe, slanger, O-ringer) på motoren. Bytte av ståldeler eller tung gummi kan eliminere dette problemet. Alternativt kan du blande ca. 25% konvensjonell (fossil) diesel i biodiesel for å forhindre komplikasjoner.

biodiesel

Biodiesel, som rapsfrø metylester (RME) er et fornybart og bionedbrytbart drivstoff. Biodiesel har flere fordeler sammenlignet med rett vegetabilsk olje (SVO). Det krever ingen motorkonvertering eller drivstoffsystemmodifisering for å kjøre biodiesel på konvensjonelle dieselmotorer. Biodiesel blir vanligvis lagt til petrodiesel som selges på pumper i dag for å øke smørheten i ren Ultra-Low Sulphur Diesel (ULSD), noe som er fordelaktig siden Biodiesel har nesten ingen svovelinnhold.