Reatores ultrassônicos para produção de biodiesel

Os reatores ultrassônicos 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. A Hielscher fabrica reatores de mistura ultrassônica para a produção de biodiesel em qualquer escala. Os reatores ultrassônicos são compactos, fáceis de instalar e muito eficientes.

Produção de biodiesel aumentou e acelerou 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 por meio 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 ultrassônicas, que podem melhorar a mistura e a transferência de massa dos reagentes, além de promover a quebra das gotículas de óleo e a dispersão do catalisador.
Um ultrassônico do tipo sonda, também conhecido como sonotrodo, é um dispositivo que gera ondas sonoras de alta frequência (normalmente na faixa de 20 kHz a 30 kHz) vibrando uma haste de titânio. As ondas ultrassônicas se propagam através do líquido e criam zonas de alta e baixa pressão, fazendo com que 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.

 

 

Vantagens da produção ultrassônica de biodiesel

As vantagens de usar um ultrassônico tipo sonda para síntese de biodiesel incluem:

1. Taxa de reação mais rápida: As ondas ultrassônicas 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 ultrassônico de biodiesel 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 matéria-prima de menor qualidade, como óleos de cozinha usados, e transformá-la 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 ultrassônicos 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 ultrassonizadores e reatores de ultrassom Hielscher para síntese de biodiesel oferece 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

O excesso de metanol e catalisador são fatores de custo significativos na produção de biodiesel. Os reatores ultrassônicos Hielscher usam cisalhamento cavitacional intenso para a mistura de metanol com sua matéria-prima. Isso fornece gotículas de metanol muito menores, resultando em melhor utilização de metanol e catalisador. Portanto, menos excesso de metanol e menos catalisador são necessários. Além disso, a cavitação influencia a cinética da reação, levando a uma transesterificação mais rápida e completa.

O uso de reatores ultrassônicos para produção de biodiesel é recomendado para capacidades de produção acima de 0,25 toneladas de biodiesel por hora. A 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 maior prazer em recomendar a configuração de reator de biodiesel mais adequada para a configuração de sua planta e para sua capacidade de processo.

Reatores ultrassônicos de biodiesel de pequena e média escala

Para sistemas de produção de biodiesel de pequeno e médio porte de até 9 toneladas/hora (2900 galões/hora), a Hielscher oferece o UIP500hdT (500 watts), UIP1000hdT (1000 watts), UIP1500hdT (1500 watts) ou UIP2000hdT (2000 watts). Esses quatro reatores ultrassônicos em linha são muito compactos, fáceis de integrar ou adaptar. Eles são construídos para operação pesada em ambientes hostis. Abaixo, você encontrará configurações de reatores recomendadas para uma variedade de taxas de produção.

	toneladas/hora	galões/hora
1x UIP500hdT	0.25 a 0,5	80 até 160
1x UIP1000hdT	0.5 a 1.0	160 até 320
1x UIP1500hdT	0.75 a 1,5	240 até 480
1x UIP2000hdT	1,0 até 2,0	320 até 640
2x UIP1500hdT	1,5 até 3,0	480 até 960
2x UIP2000hdT	2,0 até 4,0	640 até 1280
4x UIP1500hdT	3,0 até 6,0	960 até 1920
4x UIP2000hdT	4 a 8	1280 até 2560

Reatores ultrassônicos industriais de biodiesel em escala real

Para plantas industriais de produção de biodiesel, a Hielscher oferece o UIP4000hdT (4000 watts), UIP6000hdT (6000 watts), UIP10000hdT (10000 watts) e UIP16000hdT (16000 watts). Esses homogeneizadores ultrassônicos com reatores em linha são projetados para a produção contínua de biodiesel em altas taxas de fluxo. Todos os quatro homogeneizadores ultrassônicos estão disponíveis em gabinetes de aço inoxidável. A instalação vertical requer um espaço mínimo para instalação ou retrofit. Abaixo você encontra configurações recomendadas para taxas típicas de processamento industrial.

	toneladas/hora	galões/hora
3x UIP4000hdT	6,0 até 12,0	1920 até 3840
5x UIP4000hdT	10,0 até 20,0	3200 até 6400
3x UIP10000hdT	15,0 até 30,0	4800 até 9600
3x UIP16000hdT	24,0 até 48,0	7680 até 15360
5x UIP16000hdT	40,0 até 80,0	12800 até 25600

Mistura ultrassônica em linha de óleo e metanol

Os reatores de mistura ultrassônica substituem os agitadores de tanque e outros misturadores de cisalhamento dinâmicos. Em geral, os reatores ultrassônicos de biodiesel são instalados para misturar dois fluxos de alimentação: óleo e metanol (com catalisador). Para isso, uma pré-mistura bruta é bombeada através do reator ultrassônico em linha, onde a cavitação ultrassônica mistura e emulsifica ambos os reagentes em 2 a 10 segundos. Este é um processo de mistura em linha. Quando a mistura sai do reator da célula de fluxo, a glicerina se separa por 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 em linha reduz o número e o volume de tanques usados em comparação com o processamento em lote convencional. Isso melhora a utilização do capital.