Produção de biodiesel & transesterificação

Quando você fazer o biodiesel, cinética de reação lenta transferência de massa e pobres estão diminuindo sua capacidade de usina de biodiesel e seu rendimento biodiesel e qualidade. reactores de ultra-sons Hielscher melhorar a cinética de transesterificação significativamente. Portanto menor o excesso de metanol e menos catalisador são necessários para o processamento de biodiesel.

O biodiesel é geralmente produzido em reactores descontínuos utilizando calor e mistura mecânica como entrada de energia. Ultra-sons mistura cavitational é um alternativa eficaz meios para atingir uma melhor mistura em processamento comercial de biodiesel. cavitação ultra-sónica fornece a energia de activação necessária para a transesterificação de biodiesel industrial.

Transesterificação (Conversão Química de biodiesel)

Fabrico de biodiesel a partir de óleos vegetais (por exemplo, soja, canola, o pinhão, semente de girassol ou algas) Ou gorduras de origem animal, envolve a base catalisada transesterificação de ácidos gordos com metanol ou etanol para dar os ésteres metílicos ou etílicos correspondentes ésteres. A glicerina é um subproduto inevitável desta reacção.

óleos vegetais como as gorduras animais são triglicéridos compostas por três cadeias de ácidos gordos ligados por uma molécula de glicerina. Os triglicéridos são ésteres. Os ésteres são ácidos, como ácidos gordos, combinados com um álcool. Glicerina (glicerol =) é um álcool pesado. No processo de conversão de ésteres de triglicerídeos são transformados em ésteres de alquilo (= biodiesel), utilizando um catalisador (lixívia) e um reagente de álcool, por exemplo metanol, que produz ésteres metílicos de biodiesel. O metanol substitui a glicerina.

a glicerina – a fase mais pesada – vai afundar até o fundo. biodiesel – a fase mais leve – flutua no topo e podem ser separados, por exemplo por decantadores ou centrífugas. Este processo de conversão é chamado transesterificação.

A reacção de esterificação convencional em processamento em lote tende a ser lento, E a separação de fases da glicerina é, muitas vezes levando 5 horas ou mais demorado.

Ultrasonics para Biodiesel Processing

Hoje, o biodiesel é produzida principalmente em reactores descontínuos. processamento de biodiesel Ultrasonic permite o processamento em linha contínua. Ultra-som pode atingir um rendimento de biodiesel em excesso de 99%. reatores de ultra-som reduzir o tempo de processamento a partir do processamento em lote convencional 1-4 hora a menos do que 30 segundos. Mais importante, ultrassonicao reduz o tempo de separação a partir de 5 a 10 horas (usando agitação convencional) para menos do que 60 minutos. O ultra-som faz também ajudar a diminuir a quantidade de catalisador necessária em até 50% devido ao aumento da actividade química na presença de cavitação (ver também sonoquímica). Quando se utiliza ultra-sons a quantidade de excesso de metanol necessária é reduzida, demasiado. Outra vantagem é o aumento resultante na pureza da glicerina.

Ultrasonic processamento de biodiesel envolve as seguintes etapas:

1. a gordura de óleo de vegetal ou animal está a ser misturado com o metanol (que faz com que os ésteres de metilo) ou etanol (para ésteres etílicos) e metóxido de sódio ou de potássio ou hidróxido
2. a mistura é aquecida, por exemplo a temperaturas entre 45 e 65degC
3. a mistura aquecida está sendo linha sonicado para 5 a 15 segundos
4. glicerina cai fora ou é separada utilizando centrifugadoras
5. o biodiesel convertido é lavada com água

Mais vulgarmente, a sonicação é realizada a uma pressão elevada (1 a 3 bar, pressão manométrica), utilizando uma bomba de alimentação e de uma válvula de contra-pressão ajustável ao lado da célula de fluxo.

processamento de biodiesel industrial não precisa de muita energia ultra-sônica. A tabela acima mostra os requisitos de potência típicas para várias taxas de fluxo. A exigência de energia real pode ser determinada usando um processador ultra-1 kW em escala de bancada. Todos os resultados de tais ensaios de bancada pode ser ampliadas com facilidade. Se necessário, dispositivos ultra-sônicos FM e com certificação ATEX estão disponíveis, tais como o UIP1000-EXD.

Hielscher fornece equipamentos de processamento de biodiesel ultra-som industrial, em todo o mundo. Com os processadores de ultra-sons de até poder 16kW por um único dispositivo, Não existe limite no tamanho da planta biodiesel ou capacidade de processamento.

Custos de ultra-Biodiesel Manufacturing

Ultra-som é um meio eficaz para aumentar a velocidade de reacção e taxa de conversão no processamento comercial de biodiesel. custos de processamento ultra-sônicas resultar principalmente do investimento
para equipamentos de ultra-som, as despesas de consumo e manutenção. O excepcional eficiência energética (clique gráfico à direita) De dispositivos ultra-Hielscher ajuda a reduzir os custos de serviços públicos e por isso tornar este processo ainda mais verde. Os custos decorrentes para o ultra-som varia entre 0.1ct e 1.0ct por litro (0.4ct para 1.9ct / galão) quando utilizado em escala comercial. Leia mais informações sobre custos de processamento ultrassônicos.

geada & Sullivan Inovação Tecnológica do Ano

Hielscher Ultrasonics recebeu o prestigioso Geada & Sullivan Technology Innovation of the Year Award, em reconhecimento do desenvolvimento da empresa de tecnologia inovadora ultra-som para a produção de bio-diesel. Clique aqui para ler mais.

Setup Biodiesel Pequena Escala Ultrasonication

Ultra-som pode ser utilizada para a conversão do óleo em biodiesel em qualquer escala. A imagem à direita (Clique para ver maior!) mostra uma configuração de pequena escala para o processamento de 60-70L (16 a 19 galões). Esta é a configuração típica para estudos iniciais e demonstração processo.

Esta configuração consiste nas seguintes partes:

• 1 500 watts ou 1.000 watts dispositivo de ultra-sons (20 kHz) com reforço, e a célula de fluxo sonotrodo
• medidor de energia para o poder de medição e energia
• 80L tanque de processamento (de plástico, por exemplo, PEAD)
• elemento de aquecimento (1 a 2 kW)
• 10L tanque de catalisador pré-mistura (de plástico, por exemplo, PEAD)
• pré-misturador catalisador (agitador)
• bomba (centrífuga, mono ou artes) durante aprox. 10 a 20 L / min a 1 a 3 barg
• válvula de pressão de retorno para ajustar a pressão na célula de fluxo
• manómetro de pressão para medir a pressão de alimentação

Preparação

Hidróxido de potássio (0,2 a 0,4 kg, catalisador) está a ser dissolvido em aprox. Metanol 8.5L no catalisador tanque de pré-mistura. Isto requer agitação da pré-mistura de catalisador. O tanque de processamento está a ser cheio com óleo vegetal 66L. O óleo está a ser aquecida pelo elemento de aquecimento a 45 a 65degC.

Em processamento

Quando o catalisador está completamente dissolvido no metanol, a pré-mistura de catalisador é misturado com o óleo aquecido. A bomba alimenta a mistura para a célula de fluxo. Por meio da válvula de contra-pressão, a pressão é ajustada para 1 a 3barg (15 a 45psig). A recirculação através do reactor de biodiesel de ultra-sons deve realizada durante aprox. 20 minutos. Durante este tempo, o óleo está sendo convertido em biodiesel. Depois disso, a bomba e o ultra-som são desligados. A glicerina (fase mais pesada) vai separar do biodiesel (fase leve). A separação leva aprox. 30 a 60 minutos. Quando a separação está terminado, a glicerina pode ser drenado.

lavagem de biodiesel

À medida que o biodiesel convertido contém impurezas, a lavagem é necessária. Para a lavagem, a água é misturada com o biodiesel. Ultra-som pode beneficiar a mistura do biodiesel com a água. Isto aumenta a área de superfície activa como um resultado da redução de tamanho de gotícula (ver: ultra-emulsificante). Considere por favor, que sonicação muito intensa pode reduzir as gotas de água a um tamanho, que quase uma emulsão estável está a ser formado que vai exigir meios especiais (por exemplo, de centrifugação) a ser separados.

Usina de Biodiesel Manufacturing

O fluxograma abaixo mostra uma configuração típica para a sonicação em-linha de óleo para a conversão em biodiesel. Clique no gráfico para obter uma visão mais ampla.

Biodiesel processamento e separação contínua

Em uma configuração para o processamento de biodiesel contínua e separação contínua, O óleo aquecido e a pré-mistura de catalisador são misturados em conjunto de forma contínua por meio de bombas reguláveis. Um misturador estático em linha melhora a homogeneidade da alimentação para o reactor de ultra-sons. A mistura de óleo / catalisador passa a célula de fluxo, onde está a ser exposta a ultra-sons cavitação durante aprox. 5 a 30 segundos. Uma válvula de contra-pressão é utilizado para controlar a pressão na célula de fluxo. A mistura sonicada entra no reactor de coluna no topo. O volume da coluna do reactor é concebido para dar aprox. tempo de retenção de uma hora na coluna. Durante esse tempo, o reacção de transesterificação é completada. A mistura de glicerina / biodiesel reagiu é bombeado para a centrífuga onde se separa nas fracções de biodiesel e glicerina. O pós-processamento envolve a recuperação de metanol, lavagem e secagem e pode ser feita de forma contínua, também.

esta configuração elimina lotes reactor biodiesel, Agitadores convencionais e grandes tanques de separação.

Biodiesel transesterificação velocidade de reação

Os diagramas abaixo mostram os resultados típicos da transesterificação de óleo de colza (grau industrial) com metóxido de sódio (à esquerda) e hidróxido de potássio (direita). Para ambos os testes, uma amostra de controlo (linha azul) foi exposta a intensa agitação mecânica. A linha vermelha representa a amostra sonicada da formulação idêntica no que diz respeito à proporção em volume, a concentração do catalisador e da temperatura. O eixo horizontal mostra o tempo após a mistura ou de ultra-sons, respectivamente. O eixo vertical mostra o volume de glicerina que se estabeleceu no fundo. Este é um meio simples de medir a velocidade de reacção. Em ambos os diagramas, a amostra sonicada (vermelho) reage muito mais rápido do que o amostra de controlo (azul).

Ligações para o biodiesel Supplies

Clique aqui para obter links para fornecedores de bombas e tanques para a indústria de biodiesel.

Química e Informações de Segurança

Por favor, leia as informações abaixo com cuidado, para evitar complicações e efeitos adversos à saúde.

biodiesel Chemicals

O metanol é tóxico. Ela pode causar a deterioração do nervo como resultado de uso prolongado. Ele pode ser absorvido pela pele, também. Se salpicar nos olhos pode causar cegueira e metanol pode ser fatal quando ingerido. Por esta razão, tomar as precauções necessárias ao manusear metanol. Recomenda-se usar um bom respirador, um avental e luvas de borracha.

hidróxido de potássio (KOH) é tóxica e provoca queimaduras na pele após contacto. Boa ventilação é necessária.

Certifique-se o espaço de trabalho é generosa e bem ventilado para permitir que vapores de escapar. respiradores cartucho de vapor não são eficazes contra vapores de metanol. Um sistema de fornecimento de ar (EPR — Auto-utilizar um aparelho respiratório) dá uma melhor protecção contra a vapores de metanol.

Biodiesel e peças de borracha

Funcionando em 100% de biodiesel por mais tempo pode causar complicações para peças de borracha molhadas (bomba, mangueiras, O-rings) do motor. Substituição por peças de aço ou borracha resistente pode eliminar este problema. Alternativamente, você pode misturar aprox. 25% convencional (fósseis) diesel em seu biodiesel para evitar complicações.

Biodiesel

O biodiesel, tais como éster metílico de colza (RME) é um combustível renovável e biodegradável. O biodiesel tem várias vantagens quando comparados com o óleo vegetal reto (SVO). Ele não exige nenhuma conversão do motor ou sistema de combustível modificação para executar biodiesel em motores diesel convencionais. O biodiesel é vulgarmente adicionado ao diesel de petróleo vendido nas bombas hoje para aumentar a lubricidade do puro Ultra-Baixo diesel de enxofre (ULSD), O que é vantajoso uma vez que o biodiesel tem quase nenhum teor de enxofre.