Biodiesel de producție cu proces superior și eficiența costurilor

Amestecarea cu ultrasunete este tehnologia superioară pentru producția de biodiesel extrem de eficientă și rentabilă. Cavitație cu ultrasunete îmbunătățește transferul de masă drastic, reducând astfel costurile de producție și durata de procesare. În același timp, pot fi utilizate uleiuri și grăsimi de slabă calitate (de exemplu, uleiuri uzate) și se poate îmbunătăți calitatea biomotorinei. Hielscher Ultrasonics furnizează reactoare de înaltă performanță, robuste de amestecare cu ultrasunete pentru orice scară de producție. Citeste mai mult cum productia de biodiesel va beneficia de sonicare!

Biodiesel beneficii de producție folosind ultrasunete

Biodiesel (ester metilic al acizilor grași, abrev. FAME) este produsul unei reacții de transesterificare a materiei prime lipidice (trigliceride, de exemplu, ulei vegetal, uleiuri de gătit uzate, grăsimi animale, ulei de alge) și alcool (metanol, etanol) folosind un catalizator (de exemplu, hidroxid de potasiu KOH).
Problema: În conversia convențională a biomotorinei utilizând agitarea convențională, natura nemiscibilă a celor doi reactanți ai reacției de transesterificare a uleiului și a alcoolului duce la o rată de transfer de masă slabă, ceea ce duce la o producție ineficientă de biomotorină. Această ineficiență se caracterizează prin timpi lungi de reacție, raporturi molare mai mari metanol-ulei, cerințe ridicate de catalizatori, temperaturi ridicate de proces și rate ridicate de agitare. Acești factori sunt factori de cost semnificative a face biodiesel convenționale de fabricație un proces costisitor.
Soluția: Amestecarea cu ultrasunete emulsionează reactanții într-un mod extrem de eficient, rapid și low-cost, astfel încât raportul ulei-metanol poate fi îmbunătățit, cerințele catalizatorului sunt reduse, timpul de reacție și temperatura de reacție sunt reduse. Astfel, resursele (de exemplu, substanțele chimice și energia), precum și timpul sunt economisite, costurile de prelucrare sunt reduse, în timp ce calitatea biomotorinei și rentabilitatea producției sunt îmbunătățite semnificativ. Aceste fapte rândul său, amestecarea cu ultrasunete în tehnologia preferată pentru fabricarea biodiesel eficace.
Cercetarea și producătorii industriali de biodiesel confirmă faptul că amestecarea cu ultrasunete este o modalitate extrem de rentabilă de a produce biodiesel, chiar și atunci când uleiurile și grăsimile de slabă calitate sunt utilizate ca materii prime. Intensificarea procesului cu ultrasunete îmbunătățește considerabil rata de conversie reducând utilizarea excesului de metanol și catalizator, permițând să producă biodiesel care îndeplinesc standardul de calitate al specificațiilor ASTM D6751 și EN 14212. (cf. Abdullah et al., 2015)

Transesterificare cu ultrasunete îmbunătățește conversia biodiesel.

Transesterificarea trigliceridelor în biodiesel (FAME) folosind sonicare duce la reacție accelerată și eficiență semnificativ mai mare.

Cerere de informatie





Procesor biodiesel cu ultrasunete UIP2000hdT cu reactor FC2T500k pentru conversie rapidă, randamente mai mari și eficiență generală excelentă. Ultrasunetele depășesc cu ușurință agitatoarele mecanice în fabricarea biodieselului.

Reactor biodiesel cu ultrasunete UIP2000hdT pentru o eficiență superioară a procesului: randamente mai mari, calitate îmbunătățită a biomotorinei, prelucrare mai rapidă și reducerea costurilor.

Reduceți cerințele de energie ale procesului de biodiesel cu amestecare cu ultrasunete!

Amestecarea cu ultrasunete reduce consumul specific de energie inbiodiesel fabricarea outperformin hidrodinamice magnetice amestecare și mixere de forfecare mare de departe.

Numeroase avantaje de amestecare cu ultrasunete în producția de biodiesel

Reactoare de amestecare cu ultrasunete pot fi ușor integrate în orice instalație nouă, precum și retro-montate în instalațiile de biodiesel existente. Integrarea unui mixer cu ultrasunete Hielscher transformă orice instalație de biodiesel într-o instalație de producție de înaltă performanță. Instalarea simplă, robustețea și ușurința în utilizare (nu este necesară o pregătire specifică pentru funcționare) permit modernizarea oricărei instalații la o instalație de biodiesel extrem de eficientă. Mai jos, vă prezentăm rezultatele dovedite științific ale avantajelor documentate de terți independenți. Numerele dovedesc superioritatea de amestecare biodiesel cu ultrasunete peste orice tehnică convențională de agitare.

Diagramă logică a unei instalații de prelucrare biodiesel cu ultrasunete

Diagrama arată etapele de producție biodiesel, inclusiv amestecarea cu ultrasunete pentru o eficiență îmbunătățită a procesului.

Eficiență și compararea costurilor: Ultrasonics vs agitare mecanică

Tehnologia reactorului cu ultrasunete biodiesel folosit cavitație cu ultrasunete pentru rezultate superioare de amestecare. Acest lucru duce la conversia mai mare biodiesel, randamente mai mari, mai puțin metanol și mai puțin consumul de catalizator, precum și reducerea costurilor de energie și operaționale.Gholami et al. (2021) prezintă în studiul lor comparativ avantajele transesterificării cu ultrasunete față de agitarea mecanică (adică mixer cu lamă, rotor, mixer de forfecare înaltă).
Costuri de investiție: Procesorul cu ultrasunete și reactorul UIP16000 poate produce 192-384 t biodiesel / d cu o amprentă la sol de numai 1.2m x 0.6m. În comparație, pentru agitarea mecanică (SM) este necesar un reactor mult mai mare datorită timpului lung de reacție în procesul de strirrng mecanic, ceea ce face ca costul reactorului să crească semnificativ. (cf. Gholami et al., 2020)
Costuri de procesare: Costurile de prelucrare pentru producția de biodiesel cu ultrasunete sunt cu 7,7% mai mici decât cele pentru procesul de agitare, în principal din cauza investiției totale mai mici pentru procesul de sonicare. Costul substanțelor chimice (catalizator, metanol / alcool) este al treilea cel mai mare factor de cost în ambele procese, sonicare și agitare mecanică. Cu toate acestea, pentru conversia biodiesel cu ultrasunete costurile pentru chimice sunt semnificativ mai mici decât pentru agitare mecanice. Fracțiunea de cost pentru substanțele chimice reprezintă aproximativ 5% din costul final al biomotorinei. Datorită consumului mai mic de metanol, hidroxid de sodiu și acid fosforic, costul pentru substanțe chimice în procesul de biodiesel cu ultrasunete este cu 2,2% mai mic decât cel al procesului de agitare mecanică.
Costurile cu energia: Energia consumată de reactorul de amestecare cu ultrasunete este de aproximativ trei ori mai mică decât cea a agitatorului mecanic. Această reducere considerabilă a consumului de energie este un produs al micro-amestecării intense și al timpului de reacție redus, rezultat din producerea și prăbușirea nenumăratelor cavități, care caracterizează fenomenul de cavitație acustică / cu ultrasunete (Gholami et al., 2018). În plus, în comparație cu agitatorul convențional, consumul de energie pentru recuperarea metanolului și etapele de purificare a biodieselului în timpul procesului de amestecare cu ultrasunete este redus cu 26,5% și, respectiv, 1,3%. Acest declin se datorează cantităților mai mici de metanol care intră în aceste două coloane de distilare în procesul de transesterificare cu ultrasunete.
Costuri de eliminare a deșeurilor: Tehnologia de cavitație cu ultrasunete, de asemenea, reduce remarcabil costul de eliminare a deșeurilor. Acest cost în procesul de sonicare este de aproximativ o cincime din cea în procesul de agitare, care rezultă din scăderea semnificativă a producției de deșeuri datorită conversiei mai mari a reactorului și cantități mai mici de alcool consumat.
Protecția mediului: Datorită eficienței globale foarte ridicate, consumul redus de substanțe chimice, cerințe mai mici de energie și deșeuri reduse, producția de biodiesel cu ultrasunete este semnificativ mai ecologică decât procesele convenționale de fabricație biodiesel.

Concluzie – Ultrasonics îmbunătățește eficiența producției de biodiesel

Amestecarea cu ultrasunete depășește mixerele mecanice de rotor prin eficiență.Evaluarea științifică arată avantajele clare ale amestecării cu ultrasunete față de agitarea mecanică convențională pentru producția de biodiesel. Avantajele prelucrării cu ultrasunete biodiesel includ investițiile totale de capital, costul total al produsului, valoarea actualizată netă și rata internă de rentabilitate. Cantitatea de investiții totale în procesul de cavitație cu ultrasunete sa dovedit a fi mai mică decât cea a altor cu aproximativ 20,8%. Utilizarea reactoarelor cu ultrasunete a redus costurile produsului cu 5,2% – folosind ulei de canola virgine. Deoarece sonicare permite să proceseze, de asemenea, uleiuri uzate (de exemplu, uleiuri de gătit utilizate), costurile de producție pot fi reduse semnificativ în continuare. Gholami et al. (2021) ajung la concluzia că, datorită unei valori actualizate nete pozitive, procesul de cavitație cu ultrasunete este cea mai bună alegere a tehnologiei de amestecare pentru producția de biodiesel.
Din punct de vedere tehnic, cele mai importante efecte ale cavitației cu ultrasunete acoperă eficiența semnificativă a procesului și reducerea timpului de reacție. Formarea și prăbușirea a numeroase bule de vid – cunoscut sub numele de cavitație acustică / cu ultrasunete – reduce timpul de reacție de la câteva ore în reactorul cu rezervor agitat la câteva secunde în reactorul de cavitație cu ultrasunete. Acest timp scurt de ședere permite producția de biodiesel într-un reactor cu flux, cu o amprentă mică. Reactorul de cavitație cu ultrasunete arată, de asemenea, efecte benefice asupra cerințelor de energie și materiale, reducând consumul de energie la aproape o treime din cel consumat de un reactor cu rezervor agitat și consumul de metanol și catalizator cu 25%.
Din punct de vedere economic, investiția totală a procesului de cavitație cu ultrasunete este mai mică decât cea a procesului de agitare mecanică, în principal datorită reducerii cu aproape 50% și 11,6% a costului reactorului și, respectiv, a costului coloanei de distilare a metanolului. Procesul de cavitație cu ultrasunete, de asemenea, reduce costul de producție biodiesel datorită unei reduceri de 4% a consumului de ulei de canola, investiții totale mai mici, 2.2% consum redus de substanțe chimice, și 23.8% cerințe de utilitate mai mici. Spre deosebire de procesul agitat mecanic, prelucrarea cu ultrasunete este o investiție acceptabilă datorită valorii sale actualizate nete pozitive, timp de recuperare mai scurt și o rată internă mai mare de rentabilitate. În plus față de beneficiile tehno-economice asociate cu procesul de cavitație cu ultrasunete, este mai ecologic decât procesul de agitare mecanică. Cavitația cu ultrasunete duce la o reducere cu 80% a fluxurilor de deșeuri datorită conversiei mai mari în reactor și a consumului redus de alcool în acest proces. (cf. Gholami et al., 2021)

Reactoare de cavitație cu ultrasunete de la Hielscher Ultrasonics sunt instalate pe scară largă în instalațiile de producție biodiesel pentru o mai bună eficiență a procesului, randamente mai mari și reducerea costurilor de producție.

Reactor cu flux cu ultrasunete cu 3x 1kW ultrasonicators a modelului 1000hdT pentru conversia biodiesel extrem de eficient.

Cerere de informatie





Schemă logică pentru producția continuă inline de biodiesel folosind un reactor cu ultrasunete Hielscher pentru amestecare îmbunătățită.

Diagrama arată o configurare tipică pentru un proces de biodiesel ultrasonically asistată. Utilizarea unui reactor cu ultrasunete îmbunătățește eficiența procesului de biodiesel drastic.

Utilizați catalizatorul la alegere

Procesul de transesterificare cu ultrasunete de biodiesel a fost dovedit ca fiind eficient folosind catalizatori alcaline sau de bază. Forinstance, Shinde și Kaliaguine (2019) au comparat eficiența amestecării lamelor cu ultrasunete și mecicice folosind diferiți catalizatori, și anume hidroxid de sodiu (NaOH), hidroxid de potasiu (KOH), (CH)3ONa), hidroxid de tetrametil amoniu și patru guanidine (propil-2,3-diciclohexil guanidină (PCHG), 1,3-diciclohexil 2 n-octil guanidină (DCOG), 1,1,3,3-tetrametil guanidină (TMG), 1,3-difenil guanidină (DPG)). Amestecarea cu ultrasunete (la 35º) așa cum sa arătat superior pentru producția de biodiesel excelează amestecarea mecanică (la 65 ° ) prin randamente mai mari și rata de conversie. Eficiența transferului de masă în câmpul cu ultrasunete a crescut rata reacției de transesterificare în comparație cu agitarea mecanică. Sonicare depășit agitare mecanică pentru toți catalizatorii testați. Rularea reacției de transesterificare cu cavitație cu ultrasunete este o alternativă eficientă din punct de vedere energetic și viabilă industrial pentru producția de biodiesel. Pe lângă catalizatorii utilizați pe scară largă KOH și NaOH, ambii catalizatori de guanidină, propil-2,3 diciclohexilguanidină (PCHG) și 1,3-diciclohexil 2 n-octilguanidină (DCOG), ambele au fost prezentate ca altrnative interesante pentru conversia biodieselului.
Mootabadi et al. (2010) a investigat sinteza biodieselului asistat cu ultrasunete din ulei de palmier folosind diverși catalizatori de oxid de metal alcalin, cum ar fi CaO, BaO și SrO. Activitatea catalizatorului în sinteza biodieselului asistat cu ultrasunete a fost comparată cu procesul tradițional de agitare magnetică și sa constatat că procesul cu ultrasunete a arătat 95,2% din randament folosind BaO în timpul de reacție de 60 min, care altfel durează 3-4 ore în procesul convențional de agitare. Pentru transesterificarea ultrasonically asistată în condiții optime, 60 min a fost necesară pentru a obține un randament de 95% comparativ cu 2-4 h cu agitare convențională. De asemenea, randamentele obținute cu ultrasunete în 60 min au crescut de la 5,5% la 77,3% folosind CaO ca catalizatori, 48,2% la 95,2% folosind SrO ca catalizatori și 67,3% la 95,2 folosind BaO ca catalizatori.

Amestecarea cu ultrasunete depășește agitarea mecanică în randamentul biodieselului, timpul și eficiența generală. Pentru studiu, a fost folosit un ultrasonicator Hielscher UP200St.

Producția de biodiesel folosind guanidine diferite (3% mol) ca catalizator. (A) Batchreactor mecanic de agitare: (metanol: ulei de canola) 4:1, temperatura 65ºC; (B) Reactor cu ultrasunete lot: ultrasonicator UP200St, (metanol: ulei de canola) 4:1, 60% amplitudine SUA, temperatura de 35 ° C. Amestecarea cu ultrasunete depășește de departe agitarea mecanică.
(Studiu și grafice: Shinde și Kaliaguine, 2019)

Cerere de informatie





Reactoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru procesarea superioară a biodieselului

Hielscher Ultrasonics oferă procesoare cu ultrasunete de înaltă performanță și reactoare pentru îmbunătățirea producției de biodiesel care rezultă în randamente mai mari, calitate îmbunătățită, timp de procesare redus și costuri de producție mai mici.

Reactoarele mici și mijlocii la scară Biodiesel

Ultrasunete reactoare cu amestecare pentru producerea de biodieselPentru producția de mici și mijlocii de biodiesel până la 9ton / h (2900 gal / h), Hielscher-vă oferă UIP500hdT (500 wați). UIP1000hdT (1000 wați). UIP1500hdT (1500 wați), și UIP2000hdT (2000 wați) modele de mixer cu ultrasunete de înaltă forfecare. Aceste patru reactoare cu ultrasunete sunt foarte compacte, ușor de integrat sau retro-fit. Ele sunt construite pentru operarea grele în medii dure. Mai jos veți găsi configurațiile recomandate ale reactoarelor pentru o serie de rate de producție.

ton / hr
gal / hr
1X UIP500hdT (500 wați)
00.25-0.5
80 și 160
1X UIP1000hdT (1000 wați)
00.5-1.0
160-320
1X UIP1500hdT (1500 wați)
00.75-1.5
240-480
1X UIP2000hdT (2000 wați)
1.0-2.0
320-640
2x UIP2000hdT (2000 wați)
2.0 până la 4.0
640 - 1280
4xUIP1500hdT (1500 wați)
3.0-6.0
960-1920
6x UIP1500hdT (1500 wați)
4.5-9.0
1440-2880
6x UIP2000hdT (2000 wați)
6.0-12.0
1920-3840

Foarte mare-debit reactoare industriale biodiesel

producția de biodieselPentru instalațiile de producție de prelucrare industrială biodiesel Hielscher oferă UIP4000hdT (4 kW), UIP6000hdT (6kW), UIP10000 (10kW) și UIP16000hdT (16kW) omogenizatoare cu ultrasunete! Aceste procesoare cu ultrasunete sunt concepute pentru prelucrarea continuă a debitelor ridicate. UIP4000hdT, UIP6000hdT și UIP10000 pot fi integrate în containerele standard de transport maritim de marfă. Alternativ, toate cele patru modele de procesoare sunt disponibile în dulapuri din oțel inoxidabil. O instalare în poziție verticală necesită un spațiu minim. Mai jos găsiți configurațiile recomandate pentru ratele tipice de procesare industrială.

ton / hr
gal / hr
1x UIP6000hdT (6000 wați)
3.0-6.0
960-1920
3x UIP4000hdT (4000 wați)
6.0-12.0
1920-3840
5x UIP4000hdT (4000 wați)
10.0-20.0
3200-6400
3x UIP6000hdT (6000 wați)
9.0 - 18.0
2880 - 5880
3x UIP10000 (10.000 wați)
15.0-30.0
4800-9600
3x UIP16000hdT (16.000 wați)
24.0-48.0
7680-15360
5x UIP16000hdT
40.0-80.0
12,800-25,600

Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!

Cere mai multe informații

Vă rugăm să folosiți formularul de mai jos pentru a solicita informații suplimentare despre procesoare cu ultrasunete, aplicații și preț. Vom fi bucuroși să discutăm procesul cu tine și să vă oferim un sistem cu ultrasunete care îndeplinește cerințele dumneavoastră!









Vă rugăm să rețineți Politica de confidentialitate.


Omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă forfecare sunt utilizate în laborator, banc-top, pilot și prelucrare industrială.

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru amestecarea aplicațiilor, dispersie, emulsificare și extracție pe scară de laborator, pilot și industrial.



Literatură / Referințe

Ce trebuie să știți

Biodieselul de producție

Biodieselul este produs atunci când trigliceridele sunt convertite în ester metilic gras liber (FAME) printr-o reacție chimică cunoscută sub numele de transesterificare. Trigliceridele sunt gliceride, în care glicerolul este esterfiat cu acizi cu lanț lung, cunoscuți sub numele de acizi grași. Acești acizi grași sunt prezenți din abundență în uleiul vegetal și grăsimile animale. În timpul reacției de transesterificare, trigliceridele prezente în materiile prime (de exemplu, uleiuri vegetale, uleiuri de gătit uzate sau grăsimi animale) reacționează în prezența unui catalizator (de exemplu, hidroxid de potasiu sau hidroxid de sodiu) cu un alcool primar (de exemplu, metanol). În reacția de transesterificare a biomotorinei, esterii alchil sunt formați din materia primă a uleiului vegetal sau a grăsimii animale. Deoarece biodieselul poate fi produs din diferite materii prime, cum ar fi uleiuri vegetale virgine, uleiuri vegetale uzate, uleiuri vegetale uzate, uleiuri de prăjire utilizate, grăsimi animale, cum ar fi seu și untură, cantitatea de acizi grași liberi (FFAs) poate varia foarte mult. Procentul de acizi grași liberi de trigliceride este un factor crucial care influențează procesul de producție biodiesel și calitatea biodiesel rezultate drastic. O cantitate mare de acizi grași liberi poate interfera cu procesul de conversie și poate deteriora calitatea finală a biodieselului. Principala problemă este că acizii grași liberi (FFAs) reacționează cu catalizatori alcalini care rezultă în formarea de săpun. Formarea săpunului provoacă ulterior probleme de separare a glicerolului. Prin urmare, materiile prime care conțin cantități mari de FFA necesită în cea mai mare parte o pretratare (o așa-numită reacție de esterificare), în timpul căreia FFA-urile sunt transformate în esteri. Ultrasonication promovează ambele reacții, transesterificare și esterificare.
Citiți mai multe despre esterificarea catalizată a acidului ultrasonically asistată și transesterificarea catalizată de bază a uleiurilor și grăsimilor sărace la biodiesel de înaltă calitate!


Ultrasunete de înaltă performanță! Gama de produse Hielscher acoperă întregul spectru de la ultrasonicator de laborator compact peste unități de banc-top la sisteme cu ultrasunete complet industriale.

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la laborator la dimensiunea industrială.