Reaktory ultradźwiękowe do produkcji biodiesla
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.

Ultradźwiękowiec UIP16000hdT jest w stanie przetworzyć 32MMGY biodiesla.
Zalety ultradźwiękowej produkcji biodiesla
Do zalet zastosowania ultradźwiękowca sondowego do syntezy biodiesla należą:
- Szybsza szybkość reakcji: Fale ultradźwiękowe mogą zwiększyć transfer masy reagentów i przyspieszyć reakcję transestryfikacji, skracając czas reakcji i zwiększając wydajność biodiesla.
- 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.
- 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.
- 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.
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.

Ultradźwiękowa estryfikacja i transestryfikacja może być prowadzona jako proces wsadowy lub ciągły w linii produkcyjnej. Schemat przedstawia ultradźwiękowy proces inline do transestryfikacji biodiesla (FAME).
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Informacje powiązane
- Ultradźwiękowy transestryfikacji oleju do biodiesla
- Wpływ ultradźwięki na biodiesel Przetwarzanie Efektywności
- Wykorzystanie Reaktory ultradźwiękowe w małej skali proces ciągły Biodiesel – Graham Towerton (2007)
- Biodiesel z alg stosując ultradźwięki
- Biodiesel Technologii Produkcji
- Biodiesel Metody analityczne
- 'Niezawodny’ Droga do wytwarzania biodiesla
- Lista partnerów dla zbiorników i pomp do produkcji biodiesla
Literatura / materiały źródłowe
- 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.

Firma Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do wielkość przemysłowa.