Ultradźwięki zwiększają efektywność procesu produkcji biodiesla

Ultradźwiękowe reaktory mieszające Hielscher usprawniają proces produkcji biodiesla. Sonikacja zapewnia wyższy stopień konwersji w transestryfikacji w krótszym czasie. Mieszanie ultradźwiękowe zwiększa zdolność produkcyjną i zmniejsza zużycie metanolu oraz katalizatora.

Efektywna produkcja biodiesla

Obecnie produkcja biodiesla to nie tylko wytwarzanie paliwa odnawialnego. Producenci biodiesla muszą wytwarzać biodiesel wysokiej jakości o stałych właściwościach, niezależnie od zmian jakości surowców. „W obecnych warunkach tylko producenci o najniższych kosztach są w stanie wytwarzać paliwo z dodatnią marżą”. (Bill Babler z First Capitol Risk Management).
Technologia mieszania ultradźwiękowego Hielscher zapewnia najlepszą efektywność procesu produkcji biodiesla przy budowie nowego zakładu lub modernizacji istniejących zakładów. Urządzenia ultradźwiękowe Hielscher zostały przetestowane w instalacjach na całym świecie, gdzie potwierdzono, że zwiększają uzysk biodiesla i obniżają koszty eksploatacyjne. Dotyczy to zarówno małych przedsiębiorstw produkujących 1 milion galonów rocznie, jak i przemysłowych zakładów produkujących 45 milionów galonów biodiesla rocznie.

W tym filmie instruktażowym przedstawiamy naukowe podstawy działania ultradźwiękowych reaktorów do biodiesla i wyjaśniamy, jak znacząco usprawniają jego produkcję. Ultradźwiękowe reaktory Hielscher do biodiesla są sprawdzonym, skutecznym narzędziem usprawniającym proces produkcji biodiesla. W tym materiale omawiamy zasadę ich działania i przedstawiamy różne konfiguracje urządzeń ultradźwiękowych dostosowane do każdej skali produkcji. Mogą Państwo zwiększyć wydajność i opłacalność produkcji biodiesla oraz uzyskać więcej biodiesla wysokiej jakości dzięki szybkiej konwersji. Jednocześnie ultradźwiękowe reaktory do biodiesla umożliwiają wykorzystanie olejów niskiej jakości, takich jak odpadowe oleje roślinne lub zużyte tłuszcze kuchenne, oraz pomagają ograniczyć zużycie metanolu i katalizatora, przyczyniając się do przyjaznej środowisku i zrównoważonej produkcji biodiesla.

Lepsza kinetyka reakcji produkcji biodiesla zwiększa zyski

Wytwarzanie biodiesla z oleju, metanolu (lub etanolu) i katalizatora to prosty proces chemiczny zwany transestryfikacją. Jednak kinetyka reakcji w tym procesie jest problematyczna. Konwencjonalna transestryfikacja triglicerydów do estrów metylowych kwasów tłuszczowych (FAME) i gliceryny przebiega powoli i nie jest całkowita. Podczas procesu konwersji nie wszystkie łańcuchy kwasów tłuszczowych są przekształcane w estry alkilowe (biodiesel). Znacznie obniża to uzysk i jakość biodiesla!

Lepsze mieszanie zapewnia wyższy uzysk biodiesla

Stosowanie konwencjonalnych mechanicznych układów mieszania prowadzi do długiego czasu konwersji i niższego uzysku biodiesla.
Olej i metanol nie mieszają się ze sobą. Aby mogła zajść reakcja chemiczna prowadząca do powstania biodiesla, konieczne jest utworzenie emulsji metanolu w oleju. Wymaga to urządzeń do emulgowania ultradźwiękowego zamiast konwencjonalnych mieszalników lub mieszadeł mechanicznych. Mieszanie wykorzystujące kawitację ultradźwiękową jest najbardziej zaawansowanym sposobem tworzenia emulsji o drobnych kroplach przy dużych natężeniach przepływu. Mniejsze krople metanolu pozwalają uzyskać lepszy biodiesel, zwiększają szybkość reakcji i wymagają mniejszego nadmiaru metanolu.

Istnieje bezpośredni związek między wielkością kropli metanolu a uzyskiem biodiesla oraz szybkością konwersji. Dzięki temu reaktory ultradźwiękowe Hielscher stanowią najbardziej wydajną technologię w branży biodiesla. Ultradźwiękowe reaktory mieszające szybciej wytwarzają więcej biodiesla wysokiej jakości.
Poniższy wykres przedstawia procentowy udział objętościowy oddzielonej gliceryny. Po dwóch sekundach sonikacji w reaktorze ultradźwiękowym Hielscher szybciej uzyskuje się więcej gliceryny. Na każdą wytworzoną cząsteczkę gliceryny powstają trzy cząsteczki biodiesla. Zwiększa to wydajność procesu i uzysk biodiesla.

Wykres uzysku biodiesla

Oszczędności dzięki instalacji i modernizacji

Zainstalowanie reaktorów ultradźwiękowych Hielscher w linii produkcyjnej biodiesla zmniejsza również koszty eksploatacyjne. Reaktory ultradźwiękowe Hielscher można instalować w małych układach do produkcji okresowej biodiesla oraz w dużych zakładach prowadzących produkcję ciągłą. Chętnie pomożemy dobrać najlepszą konfigurację instalacji lub doposażyć istniejący proces produkcji biodiesla w reaktory ultradźwiękowe.

Mniejszy nadmiar metanolu w procesie produkcji biodiesla

Nadmiar metanolu nie reaguje podczas procesu konwersji prowadzącego do powstania biodiesla. Metanol dodaje się w nadmiarze, aby poprawić kinetykę reakcji chemicznej. Nadmiar metanolu trzeba odzyskać po zakończeniu reakcji produkcji biodiesla. Odzysk metanolu jest bardzo kosztowny, ponieważ wymaga dużej ilości ciepła i próżni. Dlatego cały nadmiar metanolu zwiększa koszty procesu. W wielu zakładach produkujących biodiesel odzysk nadmiaru metanolu jest najdroższym etapem procesu.

Stosowanie reaktorów ultradźwiękowych Hielscher zmniejsza wymagany nadmiar metanolu nawet o 50%. Przy stosowaniu mieszania ultradźwiękowego Hielscher stosunek stechiometryczny 1:4 lub 1:4,5 (olej : metanol) jest wystarczający dla większości surowców.

Wytwarzaj dobry biodiesel z surowców niskiej jakości

Wielu małych i średnich producentów biodiesla obniża koszty, przechodząc na surowce gorszej jakości, takie jak tłuszcze zwierzęce, zużyte oleje spożywcze lub odpadowe oleje roślinne. Ultradźwiękowa intensyfikacja procesu poprawia wyniki konwersji dowolnego surowca. Ułatwia to wytwarzanie biodiesla zgodnego z ASTM 6751 lub EN 14212 z oleju o wysokiej zawartości wolnych kwasów tłuszczowych (FFA) lub z tłuszczu bądź tłuszczu mazistego o wysokiej lepkości.

Zużywaj mniej katalizatora podczas produkcji biodiesla

Koszty materiału katalizatora stanowią jedynie niewielką część kosztów produkcji biodiesla. Podobnie jak w przypadku nadmiaru metanolu, rzeczywiste koszty wynikają z odzysku i gorszej jakości gliceryny. Mieszanie ultradźwiękowe w procesie produkcji biodiesla poprawia emulgowanie metanolu w oleju i wytwarza więcej kropli metanolu o mniejszych rozmiarach. Prowadzi to do lepszego rozkładu wielkości kropli i bardziej efektywnego wykorzystania katalizatora. Ponadto kawitacja ultradźwiękowa poprawia transport masy w procesie chemicznym. W rezultacie można zaoszczędzić nawet 50% katalizatora w porównaniu z mieszalnikami ścinającymi lub mieszadłami.

„Jestem zdumiony tym, jak Hielscher zmienił sposób, w jaki produkujemy biodiesel. Proces ma teraz bardziej ciągły charakter, a do tego oszczędzamy tysiące na katalizatorze i czasie. Zdecydowanie polecam to urządzenie każdemu, kto rozważa metodę produkcji o bardziej ciągłym charakterze”. Marcel Steinberg, EECOfuels

Uzyskuj glicerynę wyższej jakości

Gliceryna jest produktem ubocznym produkcji biodiesla. Wyższy stopień konwersji i stosowanie mniejszego nadmiaru metanolu prowadzą do znacznie szybszej konwersji chemicznej oraz wyraźniejszego i szybszego rozdziału gliceryny. Z opisanych powyżej powodów gliceryna zawiera mniej katalizatora i mniej monoglicerydów. Zmniejsza to koszty rafinacji gliceryny.

Zużywaj mniej energii elektrycznej i mniej energii do ogrzewania

Biodiesel jest paliwem ekologicznym. Aby był ekologiczny, energia potrzebna do uprawy, zbioru i przetwarzania w produkcji biodiesla musi być mniejsza niż energia zawarta w biodieslu. Zainstalowanie układu mieszania ultradźwiękowego Hielscher zmniejsza całkowite zapotrzebowanie na energię do produkcji biodiesla. Urządzenia ultradźwiękowe Hielscher odznaczają się wyjątkową sprawnością energetyczną przy przekształcaniu energii elektrycznej w mieszanie ultradźwiękowe w cieczy. Do wyprodukowania 1000 galonów biodiesla urządzenia ultradźwiękowe Hielscher zużywają jedynie około 7 kWh energii elektrycznej. To znacznie mniej niż zużycie energii przez mieszalniki ścinające lub hydrodynamiczne. Obniża to roczne rachunki za energię elektryczną w zakładzie produkującym biodiesel.

Ogólnie transestryfikacja prowadząca do powstania biodiesla, wspomagana ultradźwiękami, może przebiegać w niższych temperaturach procesu. Zmniejsza to zapotrzebowanie na energię do ogrzewania.