Produção de biodiesel & biodiesel Conversão

Hielscher's Ultrasonic 32MMGY Biodiesel ReactorQuando você faz biodiesel, a cinética de reação lenta e a baixa transferência de massa estão diminuindo a capacidade da planta de biodiesel, bem como o rendimento e a qualidade do biodiesel. Os reatores ultrassônicos Hielscher melhoram significativamente a cinética de transesterificação. Portanto, menor excesso de metanol e menos catalisador são necessários para o processamento de biodiesel.

O biodiesel é comumente produzido em reatores em batelada usando calor e mistura mecânica como entrada de energia. A mistura cavitacional ultra-sônica é uma alternativa eficaz para alcançar uma melhor mistura no processamento comercial de biodiesel. A cavitação ultra-sônica fornece a energia de ativação necessária para a transesterificação do biodiesel industrial.

 

Neste vídeo tutorial, apresentamos a ciência de como os reatores de biodiesel ultrassônicos melhoram significativamente a produção de biodiesel. Os reatores de biodiesel ultrassônicos Hielscher são estabelecidos como uma ferramenta poderosa para melhorar o processo de produção de biodiesel e, neste tutorial, nos aprofundamos no princípio de funcionamento por trás dele e mostramos várias configurações ultrassônicas para qualquer escala de produção. Melhore sua produção de biodiesel em eficiência e custo-benefício e produza maiores rendimentos de biodiesel de alta qualidade em uma rápida conversão. Ao mesmo tempo, os reatores de biodiesel ultrassônicos permitem o uso de óleos pobres, como óleos vegetais residuais ou gorduras de cozimento gastas, e ajudam a economizar metanol e catalisador, contribuindo para uma fabricação de biodiesel ecológica e sustentável.

Produção de biodiesel usando sonorreatores Hielscher para maior rendimento, maior qualidade & capacidade

Miniatura do vídeo

 

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3x UIP1000hdT ultra-sonicators para transesterificação de biodiesel altamente eficiente usando óleos vegetais usados, sebo ou outros óleos.

A mistura ultra-sônica melhora a taxa de conversão de biodiesel, aumenta o rendimento e economiza o excesso de metanol e catalisador.

Transesterificação Ultrassonicamente Melhorada do Biodiesel

A produção de biodiesel normalmente envolve uma reação química chamada transesterificação, na qual um triglicerídeo (como óleo vegetal, gordura animal, óleos de cozinha usados) reage com um álcool (como metanol) na presença de um catalisador para produzir biodiesel (ésteres metílicos de ácidos graxos) e glicerol. Reatores ultra-sônicos podem ser usados para melhorar o processo de transesterificação de várias maneiras, levando a vários benefícios:

  • Mistura melhorada: Ondas ultra-sônicas podem criar bolhas de cavitação que colapsam violentamente, causando intensa mistura e agitação da mistura de reação. Isso leva a um melhor contato entre os reagentes e o catalisador, resultando em uma transesterificação mais rápida e completa.
  • Cinética de reação acelerada: As condições de alta energia geradas por ondas ultra-sônicas podem ativar a reação, aumentando a taxa de reação e reduzindo o tempo de reação necessário para atingir um determinado nível de conversão. Isso pode resultar em maiores rendimentos e custos mais baixos.
  • Redução do uso do catalisador: Reatores ultra-sônicos podem melhorar a eficiência do uso do catalisador, fornecendo locais mais ativos para a reação. Isso significa que menos catalisador é necessário para alcançar o mesmo nível de conversão, reduzindo custos e impacto ambiental.
  • Melhoria da qualidade do produto: Reatores ultra-sônicos podem produzir biodiesel com menor teor de ácidos graxos livres, maior pureza e melhores propriedades de fluxo frio. Isto é devido à mistura melhorada e cinética de reação mais rápida, que minimizam a formação de subprodutos indesejados e impurezas.

Essas vantagens do processamento de biodiesel ultrassônico tornam o uso de uma configuração de reator de ultrassom altamente econômico, uma vez que o uso de reatores ultrassônicos melhora significativamente a eficiência, a velocidade e a qualidade da transesterificação de biodiesel. Isso significa, em resumo, que a ultrassonografia transforma a transesterificação em um processo mais econômica e ambientalmente sustentável.

Problemas de Mistura de Biodiesel Convencional: A reação de esterificação convencional no processamento em lote tende a ser lenta, e a separação de fases da glicerina é demorada, muitas vezes levando 5 horas ou mais.
 
Os reatores ultrassônicos ajudam você a acelerar seu processo de biodiesel e, simultaneamente, aumentar seu rendimento e qualidade de biodiesel a custos de processamento mais baixos!
 

Reator ultrassônico Hielscher para transesterificação de biodiesel com eficiência de processo superior

Ultrasonicator de nível industrial UIP2000hdT com célula de fluxo FC2T500k para esterificação e transesterificação de biodiesel em linha.

 

As vantagens da transesterificação de biodiesel ultra-sônico

  • Maiores rendimentos de biodiesel devido à melhor mistura
  • Aumento da qualidade do biodiesel
  • Use até mesmo o óleo mais pobre como matéria-prima
  • Processamento contínuo em linha
  • Menos metanol
  • menos Catalisador
  • Economia de tempo devido à conversão de alta velocidade
  • economia de energia
  • operação simples e segura
  • Robustez e baixa manutenção
  • Alto desempenho: operação 24/7 sob carga total
Tulsa Biofuels_Manufacturer

“Estamos muito satisfeitos com o equipamento e serviço de Hielscher e temos toda a intenção de incluir a tecnologia de ultra-som Hielscher em todos os nossos futuros empreendimentos.”
 
Todd Stephens, Tulsa Biocombustíveis

Ultrassônicos para Produção de Biodiesel

O biodiesel é frequentemente produzido em reatores em batelada. A conversão de biodiesel ultra-sônico permite o processamento contínuo em linha. Ultrasonication pode alcançar um rendimento de biodiesel superior a 99%. Os reatores ultra-sônicos reduzem o tempo de processamento do processamento em lote convencional de 1 a 4 horas para menos de 30 segundos. Mais importante, a ultrassonografia reduz o tempo de separação de 5 a 10 horas (usando agitação convencional) para menos de 60 minutos. A ultra-sonização também ajuda a diminuir a quantidade de catalisador necessária em até 50% devido ao aumento da atividade química na presença de cavitação. Ao usar ultra-sonicação, a quantidade de excesso de metanol necessária também é reduzida. Outro benefício é o aumento resultante na pureza da glicerina.
 
Produção de biodiesel ultra-sônico passo-a-passo:

  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 sonicated em linha por 5 a 15 segundos
  4. glicerina cai fora ou é separada utilizando centrifugadoras
  5. o biodiesel convertido é lavada com água

 
Mais comumente, a sonicação é realizada a uma pressão elevada (1 a 3bar, pressão manométrica) usando uma bomba de alimentação e uma válvula de contrapressão ajustável ao lado da célula de fluxo.

A conversão de biodiesel industrial não precisa de muita energia ultra-sônica. O requisito de energia real pode ser determinado em escala de bancada usando, por exemplo, um processador ultrassônico de 1kW, como o UIP1000hdT. Todos os resultados de tais ensaios de bancada podem ser ampliados linearmente e sem problemas. Se necessário, dispositivos ultrassônicos com certificação ATEX estão disponíveis, como o UIP1000-EXD.

Hielscher fornece equipamentos de processamento de biodiesel ultra-sônico industrial, em todo o mundo. Com processadores ultrassônicos de até 16kW de potência por único dispositivo, não há limite no tamanho da planta de biodiesel ou na capacidade de processamento.

Custos de ultra-Biodiesel Manufacturing

(Clique para ver maior!) A eficiência global de energia é importante quando você fazer o biodiesel. A eficiência descreve como grande parte da energia é transmitida a partir do tampão na mistura óleo / metanol. Nossos reatores ultra-sônicos têm uma eficiência global de mais de 80%.Ultrasonication é um meio eficaz para aumentar a velocidade de reação e taxa de conversão na produção comercial de biodiesel. Os custos de processamento ultra-sônico resultam principalmente do investimento em equipamentos ultrassônicos, custos de serviços públicos e manutenção. A excelente eficiência energética dos ultrasonicators Hielscher ajuda a reduzir os custos de utilidade pública e, com isso, a tornar esse processo ainda mais ecológico. Os custos resultantes para o ultrassom variam entre 0.1ct e 1.0ct por litro (0.4ct a 1.9ct / galão) quando usado em escala comercial.
Leia mais sobre a eficiência do processo e os benefícios econômicos da produção de biodiesel ultrassônico!
 

Reduza as necessidades energéticas do seu processo de biodiesel com mistura ultrassônica!

A mistura ultrassônica reduz o consumo específico de energia na fabricação de inbiodiesel, superando a mistura magnética hidrodinâmica e misturadores de alta cisalhamento de longe.

 

Configuração de biodiesel ultrassônico em pequena escala

Ultrasonication pode ser usado para a conversão de óleo em biodiesel em qualquer escala. A imagem abaixo mostra uma configuração em pequena escala para o processamento de 60-70L (16 a 19 galões). Esta é a configuração típica para estudos iniciais e demonstração de processos.

Gráfico de processo mostrando o processo de biodiesel no modo em lote. O ultrassom pode melhorar significativamente a esterificação e a transesterificação.

A esterificação e transesterificação ultrassônicas podem ser executadas como processo em lote ou contínuo inline. Este gráfico mostra o processo de lote ultrassônico para conversão de biodiesel.

Reatores ultrassônicos de cavitação da Hielscher Ultrasonics são amplamente instalados em instalações de fabricação de biodiesel para maior eficiência de processo, maiores rendimentos e redução dos custos de produção.

Ultrassonicadores 3x 1kW do modelo 1000hdT com reator de fluxo ultra-sônico com para conversão de biodiesel altamente eficiente.

Para uma configuração de biodiesel ultrassônico simples, mas altamente eficaz, você precisa do seguinte equipamento:

  • um ultra-sonicator (por exemplo, UIP500hdT ou UIP1000hdT) com booster, sonotrodo e célula de fluxo
  • 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
Clique aqui para baixar sua versão em PDF pertinente a “Mistura ultra-sônica para produção de biodiesel”

Pedido de informação





Reatores ultra-sônicos para processamento superior de biodiesel

A Hielscher Ultrasonics oferece processadores e reatores ultrassônicos de alto desempenho, o que melhorará sua produção de biodiesel por meio de maiores rendimentos de biodiesel, melhor qualidade do biodiesel, tempo de processamento reduzido e custos de produção mais baixos.

Reatores ultrassônicos de pequena e média escala para transesterificação de biodiesel

Transdutores ultra-sônicos UIP500hd (500W), UIP1000hd (1000W) e UIP15000 (1500W) com células de fluxo para processamento contínuo de biodieselPara a produção de biodiesel de pequeno e médio porte de até 9ton/h (2900 gal/h), a Hielscher oferece o UIP500hdT (500 watts), UIP1000hdT (1000 watts), UIP1500hdT (1500 watts) e UIP2000hdT (2000 watts) como misturadores ultrassônicos de alto cisalhamento com reatores de fluxo para processamento confiável e eficiente de biodiesel em linha. Estes quatro reatores ultra-sônicos são muito compactos, fáceis de integrar ou retro-ajustar. Eles são construídos para operação pesada em ambientes adversos. Abaixo, você encontrará configurações de reatores recomendadas para uma variedade de taxas de produção.

ton / hr
gal / h
1x UIP500hdT (500 watts)
00,25-0,5
80-160
1x UIP1000hdT (1000 watts)
00,5-1,0
160-320
1x UIP1500hdT (1500 watts)
00,75-1,5
240-480
1x UIP2000hdT (2000 watts)
1,0 a 2,0
320-640
2x UIP2000hdT (2000 watts)
2.0 a 4.0
640 a 1280
4xUIP1500hdT (1500 watts)
3,0 a 6,0
960-1920
6x UIP1500hdT (1500 watts)
4,5-9,0
1440-2880
6x UIP2000hdT (2000 watts)
6,0-12,0
1920-3840

Reatores de biodiesel industriais de grande rendimento

UIP4000hdT célula de fluxo para sonication inline em escala industrialPara plantas de produção de biodiesel de processamento industrial, a Hielscher oferece os homogeneizadores ultrassônicos UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), 10000 (10kW) e UIP16000hdT (16kW)! Estes processadores ultra-sônicos são projetados para o processamento contínuo de altas taxas de fluxo. O UIP4000hdT, UIP6000hdT e UIP10000 podem ser integrados em contêineres de frete marítimo padrão. Alternativamente, todos os quatro modelos de processador estão disponíveis em gabinetes de aço inoxidável. Uma instalação vertical requer espaço mínimo. Abaixo, você encontra configurações recomendadas para taxas típicas de processamento industrial.

ton / hr
gal / h
1x UIP6000hdT (6000 watts)
3,0 a 6,0
960-1920
3x UIP4000hdT (4000 watts)
6,0-12,0
1920-3840
5x UIP4000hdT (4000 watts)
10,0-20,0
3200-6400
3x UIP6000hdT (6000 watts)
9.0 a 18.0
2880 a 5880
3x UIP10000 (10.000 watts)
15,0-30,0
4800-9600
3x UIP16000hdT (16.000 watts)
24,0-48,0
7.680-15360
5x UIP16000hdT
40,0-80,0
12800-25600

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Por favor, use o formulário abaixo para solicitar informações adicionais sobre os nossos processadores e reatores de biodiesel ultra-sônico, dados técnicos, bem como preços. Teremos o maior prazer em discutir o seu processo de biodiesel com você e oferecer-lhe um reator ultra-sônico que atenda às suas necessidades!









Por favor, note que o nosso Política de Privacidade.


Processador ultra-sônico industrial com potência de 16.000 watts para altas capacidades de processamento de biodiesel.

O ultra-sonicator UIP16000hdT é capaz de processar biodiesel 32MMGY.

geada & Sullivan Inovação Tecnológica do Ano

A geada & Sullivan Europeu de Inovação Tecnológica do Ano em tecnologias de processamento de biodiesel vai para Hielscher Ultrasonics em reconhecimento do desenvolvimento da empresa de tecnologia inovadora ultra-som para a produção de bio-diesel.

A Hielscher Ultrasonics recebeu o prestigiado Prêmio Frost and Sullivan Technology Innovation of the Year em reconhecimento ao desenvolvimento da empresa de novas tecnologias ultrassônicas para a produção de biodiesel.
Clique aqui para ler mais sobre o Prêmio Frost e Sullivan para reatores de biodiesel Hielscher Ultrasonics!

transesterificação – A Conversão Química do Biodiesel

A fabricação de biodiesel a partir de óleos vegetais (por exemplo, soja, canola, pinhão-manso, semente de girassol), algas, gorduras animais, bem como óleos alimentares usados, envolve a transesterificação catalisada por base de ácidos graxos com metanol ou etanol para dar os ésteres metílicos ou ésteres etílicos correspondentes. A glicerina é um subproduto inevitável dessa reação.

Os óleos vegetais como gorduras animais são triglicerídeos compostos por três cadeias de ácidos graxos ligados por uma molécula de glicerina. Triglicerídeos são ésteres. Ésteres são ácidos, como ácidos graxos, combinados com um álcool. A glicerina (= glicerol) é um álcool pesado. No processo de conversão, os ésteres de triglicerídeos são transformados em ésteres alquílicos (= biodiesel) usando um catalisador (soda cáustica) e um reagente de álcool, por exemplo, metanol, que produz ésteres metílicos de biodiesel. O metanol substitui a glicerina. Este processo de conversão química é chamado de transesterificação.

Após a transesterificação, a glicerina, que é a fase mais pesada, afundará no fundo. O biodiesel, que é a fase mais leve, flutua no topo e pode ser separado, por exemplo, por decantadores ou centrífugas.

Preparação de Biodiesel

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.

biodiesel Conversão

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

Como o biodiesel convertido contém impurezas, a lavagem é necessária. Para a lavagem, a água é misturada ao biodiesel. Ultrasonication pode beneficiar a mistura do biodiesel com a água. Isso aumenta a área de superfície ativa como resultado da redução do tamanho da gota. Por favor, considere, que a sonicação muito intensa pode reduzir as gotículas de água a um tamanho, que uma emulsão quase estável está sendo formada que exigirá meios especiais (por exemplo, centrífuga) para ser separada.
 

O vídeo mostra a emulsificação altamente eficiente do óleo usando um ultrasonicator do tipo sonda. O processador ultra-sônico usado é um ultra-sonicator Hielscher UP400St, que é ideal para preparar lotes de tamanho médio de emulsões de alta qualidade.

Vídeo: UP400St - Homogeneizador Ultrassônico de 400 Watts

Miniatura do vídeo

 

Usina de Biodiesel Manufacturing

O fluxograma abaixo mostra uma configuração típica para a sonicação em linha de óleo, metanol e catalisador para a conversão em biodiesel.
 

Gráfico de processo mostrando o processo de biodiesel no modo de fluxo contínuo. O ultrassom pode melhorar significativamente a esterificação e a transesterificação.

A esterificação e transesterificação ultrassônicas podem ser executadas como processo em lote ou contínuo inline. O gráfico mostra o processo ultrassônico inline para transesterficação de biodiesel (FAME).

 

Biodiesel processamento e separação contínua

Em uma configuração para o processamento contínuo de biodiesel e separação contínua, o óleo aquecido e a pré-mistura do catalisador são misturados continuamente usando bombas ajustáveis. Um misturador estático em linha melhora a homogeneidade da alimentação para o reator ultra-sônico. A mistura de óleo / catalisador passa pela célula de fluxo, onde está sendo exposta à cavitação ultra-sônica por aprox. 5 a 30 segundos. Uma válvula de contrapressão é usada para controlar a pressão na célula de fluxo. A mistura sonicated entra na coluna do reator na parte superior. O volume da coluna do reator é projetado para dar aproximadamente 1 hora de tempo de retenção na coluna. Durante esse tempo, a reação de transesterificação é concluída. A mistura reagida de glicerina/biodiesel é bombeada para a centrífuga, onde é separada nas frações de biodiesel e glicerina. O pós-processamento envolve a recuperação de metanol, lavagem e secagem e também pode ser feito continuamente.

Esta configuração elimina lotes de reatores de biodiesel, agitadores convencionais e grandes tanques separadores.

Biodiesel transesterificação velocidade de reação

Os diagramas abaixo mostram resultados típicos da transesterificação de óleo de colza (grau industrial) com metóxido de sódio (esquerda) e hidróxido de potássio (direita). Para ambos os ensaios, uma amostra controle (linha azul) foi exposta a intensa mistura mecânica. A linha vermelha representa a amostra sonicated da formulação idêntica em relação à razão de volume, concentração do catalisador e temperatura. O eixo horizontal mostra o tempo após a mistura ou sonicação, respectivamente. O eixo vertical mostra o volume de glicerina que se instalou na parte inferior. Este é um meio simples de medir a velocidade de reação. Em ambos os diagramas, a amostra sonicated (vermelho) reage muito mais rápido do que a amostra de controle (azul).
 

A mistura ultra-sônica supera a mistura convencional por maiores rendimentos de biodiesel e conversão mais rápida. Esta vantagem da sonicação aplica-se independentemente do catalisador utilizado.

Comparação de ultrassom (gráfico vermelho) vs mistura convencional (gráfico azul) para a produção de biodiesel – usando com metóxido de sódio (esquerda) e hidróxido de potássio (direita) como catalisadores.

 

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.



Literatura / Referências


Ultrassônicos de alto desempenho! A gama de produtos da Hielscher abrange todo o espectro desde o ultrassônico de laboratório compacto sobre unidades de bancada até sistemas ultrassônicos industriais completos.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho de Laboratório para tamanho industrial.


Ficaremos felizes em discutir seu processo.

Vamos entrar em contato.