Reatores Ultrassônicos para Produção de Biodiesel

Os reatores ultra-sônicos melhoram a cinética da reação química do processo de conversão de biodiesel. Isso leva a uma transesterificação mais rápida, maior rendimento de conversão e economiza excesso de metanol e catalisador. Hielscher faz reatores de mistura ultra-sônica para a produção de biodiesel em qualquer escala. Os reatores ultra-sônicos são compactos, fáceis de instalar e muito eficientes.

Produção de biodiesel aumentada e acelerada com ultrassom de potência

O biodiesel é um combustível renovável e de queima limpa feito de óleos vegetais, gorduras animais ou óleo de cozinha usado. Pode ser produzido através de uma reação de transesterificação, que envolve a conversão de triglicerídeos em ésteres metílicos de ácidos graxos (FAMEs) usando um álcool e um catalisador. Uma maneira de acelerar a reação de transesterificação é usar ondas ultra-sônicas, que podem melhorar a mistura e a transferência de massa dos reagentes, bem como promover a quebra das gotículas de óleo e a dispersão do catalisador.
Um ultrasonicator do tipo sonda, também conhecido como sonotrodo, é um dispositivo que gera ondas sonoras de alta frequência (tipicamente na faixa de 20 kHz a 30 kHz) vibrando uma haste de titânio. As ondas ultra-sônicas se propagam através do líquido e criam zonas de alta e baixa pressão, fazendo com que as bolhas de cavitação se formem e colapsem rapidamente. O colapso das bolhas gera intenso aquecimento e resfriamento local, altas forças de cisalhamento e ondas de choque, o que pode aumentar a taxa de reação e a eficiência do processo de transesterificação.

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Hielscher's Ultrasonic 32MMGY Biodiesel Reactor

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

 

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

 

Vantagens da produção de biodiesel ultra-sônico

As vantagens de usar um ultra-sonicator do tipo sonda para síntese de biodiesel incluem:

  1. Taxa de reação mais rápida: As ondas ultra-sônicas podem aumentar a transferência de massa dos reagentes e acelerar a reação de transesterificação, reduzindo o tempo de reação e aumentando o rendimento do biodiesel.
  2. Maior rendimento e pureza: O processo de biodiesel ultra-sônico melhora a dispersão do catalisador e a homogeneidade da mistura de reação, levando a um maior rendimento e pureza do biodiesel. Usando ultrassom, você pode usar a menor qualidade de matéria-prima, como óleos de cozinha usados, e transformá-lo em biodiesel de alta qualidade.
  3. Menor consumo de energia: O uso de ultrassom reduz a energia necessária para misturar e aquecer a mistura de reação, bem como a quantidade de catalisador necessária, resultando em um processo mais sustentável e econômico.
  4. Flexibilidade e escalabilidade: Os ultrasonicadores e reatores do tipo sonda Hielscher podem ser usados para produção de biodiesel em pequena e grande escala e podem ser facilmente integrados aos processos de produção existentes.

Em resumo, isso significa que o uso de ultrasonicadores Hielscher e reatores de ultrassom para síntese de biodiesel oferecem benefícios significativos em termos de taxa de reação, rendimento, pureza, consumo de energia e escalabilidade, tornando-se uma tecnologia lucrativa para a produção sustentável de combustíveis renováveis.

Reatores ultrassônicos de biodiesel reduzem custos e aumentam o rendimento do biodiesel

Emulsificação ultrassônica usa cisalhamento cavitacional intenso de homogeneizadores ultrassônicos em reatores ultrassônicos inlineO excesso de metanol e catalisador são fatores de custo significativos na produção de biodiesel. Reatores ultrassônicos hielscher usam cisalhamento cavitacional intenso para a mistura de metanol com sua matéria-prima. Isso lhe dá gotículas de metanol muito menores, resultando em melhor utilização de metanol e catalisador. Portanto, são necessários menos excesso de metanol e menos catalisador. Além disso, a cavitação influencia a cinética de reação, levando a uma transesterificação mais rápida e completa.

Gráfico de processo mostrando as etapas de processamento de biodiesel. O ultrassom pode melhorar significativamente a esterificação e a transesterificação.

A esterificação ultrassônica é uma etapa de pré-tratamento, que reduziu a matéria-prima de baixo grau alta em FFAs em ésteres. Na 2ª etapa da transesterificação ultrassônica, os triglicerídeos são convertidos em biodiesel (FAME).

Recomenda-se o uso de reatores ultrassônicos para produção de biodiesel para capacidades de produção acima de 0,25 toneladas de biodiesel por hora. Hielscher oferece reatores ultrassônicos com capacidade de até 16 toneladas/hora (5100 galões/hora) por reator. Você pode combinar vários reatores para corresponder à sua capacidade de processo. Você pode adicionar reatores adicionais mais tarde quando expandir sua capacidade de produção. Teremos o prazer de recomendar a configuração mais adequada do reator de biodiesel para a configuração da sua planta e para a sua capacidade de processo.

Reatores de Biodiesel Ultrassônicos de Pequena e Média Escala

Ultra-sons mistura reactores para a produção de biodieselPara sistemas de produção de biodiesel de pequeno e médio porte de até 9 toneladas/hora (2900 galões/hora), a Hielscher oferece-lhe o UIP500hdT (500 watts), UIP1000hdT (1000 watts), UIP1500hdT (1500 watts) ou UIP2000hdT (2000 watts). Estes quatro reatores ultrassônicos inline são muito compactos, fáceis de integrar ou retro-fit. Eles são construídos para operação pesada em ambientes severos. Abaixo você encontrará configurações recomendadas de reator para uma série de taxas de produção.

toneladas/hora
galões/hora
1x UIP500hdT
00,25-0,5
80-160
1x UIP1000hdT
00,5-1,0
160-320
1x UIP1500hdT
00,75-1,5
240-480
1x UIP2000hdT
1,0 a 2,0
320-640
2x UIP1500hdT
1,5 a 3,0
480-960
2x UIP2000hdT
2.0 a 4.0
640 a 1280
4x UIP1500hdT
3,0 a 6,0
960-1920
4x UIP2000hdT
4 a 8
1280 a 2560

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Reatores de biodiesel ultrassônicos industriais em larga escala

Produção de Biodiesel em Reator Inline UltrassônicoPara plantas industriais de produção de biodiesel, a Hielscher oferece o UIP4000hdT (4000 watts), UIP6000hdT (6000 watts), UIP10000hdT (10000 watts) e UIP16000hdT (16000 watts). Estes homogeneizadores ultrassônicos com reatores inline são projetados para a produção contínua de biodiesel a altas taxas de fluxo. Todos os quatro homogeneizadores ultrassônicos estão disponíveis em armários de aço inoxidável. A instalação vertical requer espaço mínimo para instalação ou adaptação. Abaixo você encontra configurações recomendadas para taxas típicas de processamento industrial.

toneladas/hora
galões/hora
3x UIP4000hdT
6,0-12,0
1920-3840
5x UIP4000hdT
10,0-20,0
3200-6400
3x UIP10000hdT
15,0-30,0
4800-9600
3x UIP16000hdT
24,0-48,0
7.680-15360
5x UIP16000hdT
40,0-80,0
12800-25600

Inline Ultrasonic mistura de óleo e metanol

Reatores de mistura ultrassônica substituem agitadores de tanques e outros misturadores dinâmicos de cisalhamento. Em geral, os reatores de biodiesel ultrassônicos são instalados para misturar dois fluxos de ração: óleo e metanol (com catalisador). Para isso, um pré-mix bruto é bombeado através do reator ultrassônico em linha, onde a cavitação ultrassônica mistura e emulsifica ambos os reagentes dentro de 2 a 10 segundos. Este é um processo de mistura inline. Quando a mistura sair do reator da célula de fluxo, a glicerina se separará pela gravidade em menos de 60 minutos. Alternativamente, você pode alimentar a mistura sonicada em uma centrífuga após alguns minutos de tempo de reação. A mistura inline reduz o número e o volume de tanques utilizados em comparação com o processamento convencional de lotes. Isso melhora a utilização do capital.

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).

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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.


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