Reaktory ultradźwiękowe do produkcji biodiesla
Reaktory ultradźwiękowe poprawiają kinetykę reakcji chemicznych w procesie konwersji biodiesla. Prowadzi to do szybszej transestryfikacji, wyższej wydajności konwersji i oszczędza nadmiar metanolu i katalizatora. Hielscher produkuje ultradźwiękowe reaktory mieszające do produkcji biodiesla w dowolnej skali. Reaktory ultradźwiękowe są kompaktowe, łatwe w instalacji i bardzo wydajne.
Produkcja biodiesla zwiększona i przyspieszona dzięki ultradźwiękom mocy
Biodiesel jest odnawialnym i czystym paliwem wytwarzanym z olejów roślinnych, tłuszczów zwierzęcych lub odpadowego oleju spożywczego. 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 pękaniu kropelek oleju i dyspersji katalizatora.
Sonda ultradźwiękowa, znana również jako sonotroda, to urządzenie generujące fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości (zazwyczaj w zakresie od 20 kHz do 30 kHz) poprzez wibracje tytanowego pręta. Fale ultradźwiękowe rozchodzą się w cieczy i tworzą strefy wysokiego i niskiego ciśnienia, powodując powstawanie i szybkie zapadanie się pęcherzyków kawitacyjnych. Zapadanie się pęcherzyków generuje intensywne lokalne ogrzewanie i chłodzenie, wysokie siły ścinające i fale uderzeniowe, które mogą zwiększyć szybkość reakcji i wydajność procesu transestryfikacji.
Ultradźwiękowiec UIP16000hdT jest w stanie przetworzyć 32MMGY biodiesla.
Zalety ultradźwiękowej produkcji biodiesla
Zalety stosowania ultrasonografu typu sonda do syntezy biodiesla obejmują:
- Szybsze tempo reakcji: Fale ultradźwiękowe mogą zwiększyć przenoszenie masy reagentów i przyspieszyć reakcję transestryfikacji, skracając czas reakcji i zwiększając wydajność biodiesla.
- Wyższa wydajność i czystość: Ultradźwiękowy proces biodiesla poprawia dyspersję katalizatora i jednorodność mieszaniny reakcyjnej, prowadząc do wyższej wydajności i czystości biodiesla.
- Tani surowiec: Korzystając z ultradźwięków, można użyć najniższej jakości surowca – takie jak odpadowe oleje spożywcze, odpadowe tłuszcze zwierzęce i oleje niejadalne – i przekształcić go w wysokiej jakości biodiesel. Czytaj więcej!
- Niższe zużycie energii: Zastosowanie ultradźwięków zmniejsza ilość energii potrzebnej do mieszania i ogrzewania mieszaniny reakcyjnej, a także ilość potrzebnego katalizatora, co skutkuje bardziej zrównoważonym i opłacalnym procesem. Czytaj więcej!
- Elastyczność i skalowalność: Ultradźwięki i reaktory typu sondowego firmy Hielscher mogą być stosowane zarówno do produkcji biodiesla na małą, jak i na dużą skalę i można je łatwo zintegrować z istniejącymi procesami produkcyjnymi.
Podsumowując, oznacza to, że zastosowanie ultrasonografów Hielschera i reaktorów ultradźwiękowych do syntezy biodiesla oferuje znaczące korzyści pod względem szybkości reakcji, wydajności, czystości, zużycia energii i skalowalności, co czyni go opłacalną technologią dla zrównoważonej produkcji paliw odnawialnych.
Ultradźwiękowe reaktory biodiesla zmniejszają koszty i zwiększają wydajność biodiesla
Nadmiar metanolu i katalizatora są istotnymi czynnikami kosztowymi w produkcji biodiesla. Reaktory ultradźwiękowe Hielscher wykorzystują intensywne ścinanie kawitacyjne do mieszania metanolu z surowcem. Daje to znacznie mniejsze kropelki metanolu, co skutkuje lepszym wykorzystaniem metanolu i katalizatora. W związku z tym wymagany jest mniejszy nadmiar metanolu i mniej katalizatora. Ponadto kawitacja wpływa na kinetykę reakcji, prowadząc do szybszej i pełniejszej transestryfikacji.
Estryfikacja ultradźwiękowa jest etapem obróbki wstępnej, który zredukował niską jakość surowca o wysokiej zawartości FFA do estrów. W drugim etapie transestryfikacji ultradźwiękowej trójglicerydy są przekształcane w biodiesel (FAME).
Ultradźwiękowe reaktory biodiesla na małą i średnią skalę
Dla małych i średnich systemów produkcji biodiesla do 9 ton/godzinę (2900 galonów/godzinę), 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 modernizacji. Są one przeznaczone do pracy w trudnych warunkach. Poniżej znajdują się zalecane konfiguracje reaktorów dla różnych szybkości produkcji.
|
ton/godzinę
|
galonów/godzinę
|
|
|---|---|---|
| 1x UIP500hdT |
0.25 do 0,5
|
80 do 160
|
| 1x UIP1000hdT |
0.5 do 1.0
|
160 do 320
|
| 1x UIP1500hdT |
0.75 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
_p0500.jpg)
Dla przemysłowych zakładów produkcji biodiesla Hielscher oferuje UIP4000hdT (4000 watów), UIP6000hdT (6000 watów), UIP10000hdT (10000 watów) i UIP16000hdT (16000 watów). Te homogenizatory ultradźwiękowe z reaktorami liniowymi są przeznaczone do ciągłej produkcji biodiesla przy dużych natężeniach przepływu. Wszystkie cztery homogenizatory ultradźwiękowe są dostępne w obudowach ze stali nierdzewnej. Pionowa instalacja wymaga minimalnej powierzchni podłogi do instalacji lub modernizacji. Poniżej znajdują się zalecane konfiguracje dla typowych szybkości przetwarzania przemysłowego.
|
ton/godzinę
|
galonów/godzinę
|
|
|---|---|---|
| 3x UIP4000hdT |
6.0 do 12.0
|
1920 do 3840
|
| 5x UIP4000hdT |
10.0 do 20.0
|
3200 do 6400
|
| 3x UIP10000hdT |
15,0 do 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
|
Ultradźwiękowe mieszanie oleju i metanolu w linii produkcyjnej
Ultradźwiękowe reaktory mieszające zastępują mieszadła zbiornikowe i inne dynamiczne mieszalniki ścinające. Ogólnie rzecz biorąc, ultradźwiękowe reaktory biodiesla są instalowane w celu mieszania dwóch strumieni zasilających: oleju i metanolu (z katalizatorem). W tym celu surowa mieszanka wstępna jest pompowana przez ultradźwiękowy reaktor liniowy, w którym kawitacja ultradźwiękowa miesza i emulguje oba odczynniki w ciągu 2 do 10 sekund. Jest to proces mieszania inline. Gdy mieszanina opuści reaktor przepływowy, gliceryna oddzieli się grawitacyjnie w czasie krótszym niż 60 minut. Alternatywnie, po kilku minutach reakcji można wprowadzić mieszaninę sonikowaną do wirówki. Mieszanie w linii zmniejsza liczbę i objętość używanych zbiorników w porównaniu do konwencjonalnego przetwarzania wsadowego. Poprawia to wykorzystanie kapitału.
Estryfikacja ultradźwiękowa i transestryfikacja mogą być prowadzone jako proces wsadowy lub ciągły w linii produkcyjnej. Wykres przedstawia ultradźwiękowy proces inline dla transestryfikacji biodiesla (FAME).
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Powiązane informacje
- Ultradźwiękowa transestryfikacja oleju do biodiesla
- Wpływ ultradźwięków na wydajność przetwarzania biodiesla
- Zastosowanie reaktorów ultradźwiękowych w ciągłym procesie biodiesla na małą skalę – Graham Towerton (2007)
- Biodiesel z alg przy użyciu ultradźwięków
- Technologia produkcji biodiesla
- Metody analityczne biodiesla
- "Niezawodny’ Sposób wytwarzania biodiesla
- Lista dostawców zbiorników i pomp do produkcji biodiesla
Literatura / Referencje
- 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.
- Wu, P., Yang, Y., Colucci, J.A. and Grulke, E.A. (2007): Effect of Ultrasonication on Droplet Size in Biodiesel Mixtures. J Am Oil Chem Soc, 84: 877-884.
- Kumar D., Kumar G., Poonam, Singh C. P. (2010): Ultrasonic-assisted transesterification of Jatropha curcus oil using solid catalyst, Na/SiO2. Ultrason Sonochem. 2010 Jun; 17(5): 839-44.
- Leonardo S.G. Teixeira, Júlio C.R. Assis, Daniel R. Mendonça, Iran T.V. Santos, Paulo R.B. Guimarães, Luiz A.M. Pontes, Josanaide S.R. Teixeira (2009): Comparison between conventional and ultrasonic preparation of beef tallow biodiesel. Fuel Processing Technology, Volume 90, Issue 9, 2009. 1164-1166.
- Darwin, Sebayan; Agustian, Egi; Praptijanto, Achmad (2010): Transesterification Of Biodiesel From Waste Cooking Oil Using Ultrasonic Technique. International Conference on Environment 2010 (ICENV 2010).
- Nieves-Soto, M., Oscar M. Hernández-Calderón, C. A. Guerrero-Fajardo, M. A. Sánchez-Castillo, T. Viveros-García and I. Contreras-Andrade (2012): Biodiesel Current Technology: Ultrasonic Process a Realistic Industrial Application. InTechOpen 2012.
- Hielscher Ultrasonics: Ultrasonic Mixing for Biodiesel Production
często zadawane pytania
Jakie surowce można wykorzystać do produkcji biodiesla?
Surowce do produkcji biodiesla obejmują rafinowane oleje roślinne, oleje niejadalne, odpadowe oleje roślinne, odpadowe oleje spożywcze, zużyte tłuszcze do smażenia, tłuszcze zwierzęce, takie jak łój i niektóre oleje rybne, pod warunkiem, że ich trójglicerydy lub wolne kwasy tłuszczowe można przekształcić w estry biodiesla. Sonikacja pomaga poprzez intensyfikację mieszania między niemieszającymi się fazami oleju i alkoholu, co sprawia, że nawet niskiej jakości i zmienne surowce są bardziej odpowiednie do wydajnej transestryfikacji.
Jakie są wyzwania związane z wykorzystaniem słabych surowców do transestryfikacji biodiesla?
Głównymi wyzwaniami związanymi ze słabymi surowcami w transestryfikacji biodiesla są zmienny skład, zanieczyszczenie, zawartość wody, zdegradowane lipidy, wyższa lepkość i trudniejsze zachowanie faz, z których wszystkie mogą zmniejszać wydajność konwersji, sprzyjać tworzeniu się mydła i spowalniać oddzielanie biodiesla od glicerolu. Sonikacja pomaga przezwyciężyć te ograniczenia, poprawiając przenoszenie ciepła i masy poprzez kawitację i przyspieszając kinetykę reakcji w trudnych systemach surowcowych. Dowiedz się, jak sonikacja pozytywnie wpływa na transestryfikację słabego surowca w wysokiej jakości biodiesel!
Jakie są czynniki wpływające na koszty przetwarzania biodiesla?
Głównymi czynnikami kosztotwórczymi w przetwarzaniu biodiesla są koszty surowca, zużycie metanolu i katalizatora, zapotrzebowanie na energię, czas reakcji, wysiłek związany z separacją i oczyszczaniem oraz ogólna wydajność zakładu, przy czym surowiec jest zwykle największym składnikiem kosztów. Sonikacja pomaga obniżyć koszty przetwarzania poprzez skrócenie czasu reakcji, poprawę konwersji i przyspieszenie separacji faz, co może obniżyć zużycie energii i zwiększyć przepustowość. Dowiedz się więcej o efektywnej kosztowo i energetycznie produkcji biodiesla z wykorzystaniem reaktorów ultradźwiękowych!
Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do rozmiar przemysłowy.