Reaktory ultradźwiękowe poprawiają kinetykę reakcji chemicznych w procesie konwersji biodiesla. Prowadzi to do szybszej transestryfikacji, wyższej wydajności konwersji oraz oszczędza nadmiar metanolu i katalizatora. Hielscher produkuje ultradźwiękowe reaktory mieszające do produkcji biodiesla w dowolnej skali. Reaktory ultradźwiękowe są kompaktowe, łatwe w montażu i bardzo wydajne.

Zwiększenie i przyspieszenie produkcji biodiesla dzięki ultradźwiękom mocy

Biodiesel jest odnawialnym i czystym paliwem produkowanym z olejów roślinnych, tłuszczów zwierzęcych lub odpadów oleju kuchennego. Może być produkowany w reakcji transestryfikacji, która polega na przekształceniu trójglicerydów w estry metylowe kwasów tłuszczowych (FAME) przy użyciu alkoholu i katalizatora. Jednym ze sposobów przyspieszenia reakcji transestryfikacji jest zastosowanie fal ultradźwiękowych, które mogą poprawić mieszanie i przenoszenie masy reagentów, a także sprzyjać rozbijaniu kropel oleju i dyspersji katalizatora.
Ultradźwiękowiec typu sonda, znany również jako sonotroda, jest urządzeniem generującym fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości (zwykle w zakresie od 20 kHz do 30 kHz) poprzez drgania tytanowego pręta. Fale ultradźwiękowe rozchodzą się w cieczy i tworzą strefy wysokiego i niskiego ciśnienia, powodując powstawanie i gwałtowne zapadanie się pęcherzyków kawitacyjnych. Zapadanie się pęcherzyków generuje intensywne lokalne ogrzewanie i chłodzenie, duże siły ścinające i fale uderzeniowe, które mogą zwiększyć szybkość reakcji i wydajność procesu transestryfikacji.

Zalety ultradźwiękowej produkcji biodiesla

Do zalet zastosowania ultradźwiękowca sondowego do syntezy biodiesla należą:

1. Szybsza szybkość reakcji: Fale ultradźwiękowe mogą zwiększyć transfer masy reagentów i przyspieszyć reakcję transestryfikacji, skracając czas reakcji i zwiększając wydajność biodiesla.
2. Wyższa wydajność i czystość: Ultradźwiękowy proces produkcji biodiesla poprawia dyspersję katalizatora i jednorodność mieszaniny reakcyjnej, co prowadzi do większej wydajności i czystości biodiesla. Stosując ultradźwięki, można wykorzystać najniższej jakości surowce, takie jak odpadowe oleje kuchenne i przekształcić je w wysokiej jakości biodiesel.
3. Niższe zużycie energii: Zastosowanie ultradźwięków zmniejsza energię potrzebną do mieszania i ogrzewania mieszaniny reakcyjnej, a także ilość potrzebnego katalizatora, co skutkuje bardziej zrównoważonym i opłacalnym procesem.
4. Elastyczność i skalowalność: Ultradźwiękowe urządzenia i reaktory firmy Hielscher z sondą mogą być stosowane zarówno do produkcji biodiesla na małą, jak i dużą skalę i mogą być łatwo zintegrowane z istniejącymi procesami produkcyjnymi.

Podsumowując oznacza to, że zastosowanie ultradźwiękowców Hielschera i reaktorów ultradźwiękowych do syntezy biodiesla oferuje znaczące korzyści w zakresie szybkości reakcji, wydajności, czystości, zużycia energii i skalowalności, co czyni ją opłacalną technologią dla zrównoważonej produkcji paliw odnawialnych.

Ultradźwiękowe reaktory do biodiesla Zmniejszają koszty i zwiększają wydajność produkcji biodiesla

Nadmiar metanolu i katalizatora to istotne czynniki kosztowe w produkcji biodiesla. W reaktorach ultradźwiękowych firmy Hielscher do mieszania metanolu z surowcem wykorzystuje się intensywne ścinanie kawitacyjne. Dzięki temu krople metanolu są znacznie mniejsze, co prowadzi do lepszego wykorzystania metanolu i katalizatora. Dlatego wymagana jest mniejsza nadwyżka metanolu i mniejsza ilość katalizatora. Ponadto, kawitacja wpływa na kinetykę reakcji, prowadząc do szybszej i pełniejszej transestryfikacji.

Stosowanie reaktorów ultradźwiękowych do produkcji biodiesla jest zalecane w przypadku wydajności powyżej 0,25 tony biodiesla na godzinę. Hielscher oferuje reaktory ultradźwiękowe o wydajności do 16 ton/godzinę (5100 galonów/godzinę) na reaktor. Istnieje możliwość łączenia wielu reaktorów w celu dopasowania wydajności procesu. Dodatkowe reaktory można dodać później, gdy zwiększy się wydajność produkcji. Chętnie doradzimy, jaki zestaw reaktorów do biodiesla będzie najbardziej odpowiedni dla danej instalacji i wydajności procesu.

Ultradźwiękowe reaktory do biodiesla w małej i średniej skali

Dla małych i średnich instalacji do produkcji biodiesla o wydajności do 9 ton/godzinę (2900 galonów/godzinę) firma Hielscher oferuje reaktory UIP500hdT (500 W), UIP1000hdT (1000 W), UIP1500hdT (1500 W) lub UIP2000hdT (2000 W). Te cztery ultradźwiękowe reaktory liniowe są bardzo kompaktowe, łatwe do zintegrowania lub doposażenia. Są one przeznaczone do pracy w trudnych warunkach. Poniżej przedstawiono zalecane konfiguracje reaktorów dla różnych szybkości produkcji.

	ton/godzinę	galonów/godzinę
1x UIP500hdT	00,25 do 0,5	80 160
1x UIP1000hdT	00,5 do 1,0	160 do 320
1x UIP1500hdT	00,75 do 1,5	240 do 480
1x UIP2000hdT	1,0 do 2,0	320 do 640
2x UIP1500hdT	1,5 do 3,0	480 do 960
2x UIP2000hdT	2,0 do 4,0	640 do 1280
4x UIP1500hdT	3,0 do 6,0	960 do 1920
4x UIP2000hdT	4 do 8	1280 do 2560

Przemysłowe ultradźwiękowe reaktory biodiesla w pełnej skali

Dla przemysłowych zakładów produkcji biodiesla firma Hielscher oferuje modele UIP4000hdT (4000 W), UIP6000hdT (6000 W), UIP10000hdT (10000 W) i UIP16000hdT (16000 W). Te ultradźwiękowe homogenizatory z reaktorami inline są przeznaczone do ciągłej produkcji biodiesla przy dużych prędkościach przepływu. Wszystkie cztery homogenizatory ultradźwiękowe są dostępne w szafach ze stali nierdzewnej. Instalacja pionowa wymaga minimalnej powierzchni podłogi do montażu lub doposażenia. Poniżej przedstawiono zalecane konfiguracje dla typowych szybkości przetwarzania przemysłowego.

	ton/godzinę	galonów/godzinę
3x UIP4000hdT	6,0 do 12,0	1920 do 3840
5x UIP4000hdT	Od 10,0 do 20,0	3200 do 6400
3x UIP10000hdT	15,0 30,0	4800 do 9600
3x UIP16000hdT	24,0 do 48,0	7680 do 15360
5x UIP16000hdT	40.0 do 80.0	12800 do 25600

Inline Ultradźwiękowy Mieszanie Oil i metanolu

Ultradźwiękowe reaktory mieszające zastępują mieszadła zbiornikowe i inne dynamiczne mieszadła ścinające. Z reguły ultradźwiękowe reaktory biodiesla są instalowane w celu mieszania dwóch strumieni zasilających: oleju i metanolu (z katalizatorem). W tym celu surowa mieszanka wstępna jest przepompowywana przez reaktor ultradźwiękowy, gdzie kawitacja ultradźwiękowa miesza i emulguje oba reagenty w ciągu 2 do 10 sekund. Jest to proces mieszania w linii produkcyjnej. Gdy mieszanina opuści reaktor z komorą przepływową, gliceryna zostanie oddzielona grawitacyjnie w czasie krótszym niż 60 minut. Alternatywnie, po kilku minutach trwania reakcji, można mieszankę poddaną sonikacji umieścić w wirówce. Mieszanie w linii zmniejsza liczbę i objętość używanych zbiorników w porównaniu z konwencjonalnym przetwarzaniem okresowym. Poprawia to wykorzystanie kapitału.