Производство биодизеля с превосходным технологическим процессом и экономической эффективностью

Ультразвуковое смешивание является превосходной технологией для высокоэффективного и экономичного производства биодизеля. Ультразвуковая кавитация значительно улучшает массообмен, тем самым снижая производственные затраты и продолжительность обработки. В то же время могут использоваться некачественные масла и жиры (например, отработанные масла) и улучшается качество биодизеля. Hielscher Ultrasonics поставляет высокопроизводительные, надежные ультразвуковые смесительные реакторы для любого масштаба производства. Узнайте больше, как ваше производство биодизеля выиграет от обработки ультразвуком!

Преимущества производства биодизеля с использованием ультразвука

Биодизель (метиловый эфир жирных кислот, абрев. FAME) является продуктом реакции переэтерификации липидного сырья (триглицеридов, например, растительного масла, отработанных кулинарных масел, животных жиров, водорослевого масла) и спирта (метанол, этанол) с использованием катализатора (например, гидроксида калия KOH).
Проблема: При обычной биодизельной конверсии с использованием обычного перемешивания несмешивающаяся природа обоих реагентов реакции переэтерификации масла и спирта приводит к низкой скорости массопереноса, что приводит к неэффективному производству биодизеля. Эта неэффективность характеризуется длительным временем реакции, более высоким молярным соотношением метанол-масло, высокими требованиями к катализатору, высокими температурами процесса и высокой скоростью перемешивания. Эти факторы являются значительными факторами затрат, что делает производство обычного биодизеля дорогостоящим процессом.
Решение: Ультразвуковое смешивание эмульгирует реагенты высокоэффективным, быстрым и недорогим способом, так что соотношение масла и метанола может быть улучшено, требования к катализатору снижены, время реакции и температура реакции снижены. Таким образом, экономятся ресурсы (т.е. химикаты и энергия), а также время, снижаются затраты на переработку, значительно повышается качество биодизеля и рентабельность производства. Эти факты превращают ультразвуковое смешивание в предпочтительную технологию для эффективного производства биодизеля.
Исследования и промышленные производители биодизеля подтверждают, что ультразвуковое смешивание является очень экономически эффективным способом производства биодизеля, даже если в качестве сырья используются некачественные масла и жиры. Интенсификация ультразвукового процесса значительно улучшает коэффициент конверсии, уменьшая использование избыточного метанола и катализатора, позволяя производить биодизельное топливо, соответствующее стандарту качества ASTM D6751 и EN 14212. (см. Абдулла и др., 2015)

Ультразвуковая переэтерификация улучшает конверсию биодизеля.

Трансэстерификация триглицеридов в биодизельное топливо (FAME) с использованием звуковой реакции приводит к ускоренной реакции и значительно более высокой эффективности.

Запрос информации




Обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Ультразвуковой биодизельный процессор UIP2000hdT с реактором FC2T500k для быстрой конверсии, более высоких выходов и отличной общей эффективности. Ультразвук легко превосходит механические мешалки в производстве биодизеля.

Ультразвуковой биодизельный реактор UIP2000hdT для превосходной эффективности процесса: более высокий выход, улучшенное качество биодизеля, более быстрая обработка и снижение затрат.

Уменьшите энергетические потребности вашего биодизельного процесса с помощью ультразвукового смешивания!

Ультразвуковое смешивание снижает удельное потребление энергии при производстве биодизеля, превосходя гидродинамическое магнитное смешивание и смесители с высоким сдвигом.

Многочисленные преимущества ультразвукового смешивания в производстве биодизеля

Ультразвуковые смесительные реакторы могут быть легко интегрированы в любую новую установку, а также модернизированы в существующие биодизельные установки. Интеграция ультразвукового смесителя Hielscher превращает любую биодизельную установку в высокопроизводительную производственную установку. Простая установка, надежность и удобство использования (не требует специальной подготовки для эксплуатации) позволяют модернизировать любой объект до высокоэффективной биодизельной установки. Ниже мы представляем вам научно доказанные результаты преимуществ, задокументированные независимыми третьими лицами. Цифры доказывают превосходство ультразвукового биодизельного смешивания над любым обычным методом перемешивания.

Блок-схема установки по переработке ультразвукового биодизеля

На блок-схеме показаны этапы производства биодизеля, включая ультразвуковое смешивание для повышения эффективности процесса.

Сравнение эффективности и стоимости: ультразвук против механического перемешивания

Технология ультразвукового биодизельного реактора использовала ультразвуковую кавитацию для превосходных результатов смешивания. Это приводит к более высокой конверсии биодизеля, более высоким выходам, меньшему потреблению метанола и меньшему потреблению катализатора, а также снижению энергетических и эксплуатационных расходов.Gholami et al. (2021) представляют в своем сравнительном исследовании преимущества ультразвуковой переэтерификации перед механическим перемешиванием (т.е. лопастной смеситель, рабочее колесо, смеситель с высоким сдвигом).
Инвестиционные затраты: Ультразвуковой процессор и реактор UIP16000 могут производить 192–384 т биодизеля в сутки с занимаемой площадью всего 1,2 м х 0,6 м. Для сравнения, для механического перемешивания (МС) требуется гораздо больший реактор из-за длительного времени реакции в процессе механического скриррнга, что приводит к значительному увеличению стоимости реактора. (ср. Голами и др., 2020)
Затраты на обработку: Затраты на переработку ультразвукового биодизеля на 7,7% ниже, чем для процесса перемешивания, в основном из-за более низких общих инвестиций в процесс обработки ультразвуком. Стоимость химических веществ (катализатор, метанол/спирт) является третьим по величине фактором затрат в обоих процессах, обработке ультразвуком и механическом перемешивании. Однако для ультразвуковой биодизельной конверсии затраты на химическое вещество значительно ниже, чем на механическое перемешивание. Доля затрат на химикаты составляет около 5% от конечной стоимости биодизеля. Из-за более низкого потребления метанола, гидроксида натрия и фосфорной кислоты стоимость химических веществ в ультразвуковом биодизельном процессе на 2,2% ниже, чем в процессе механического перемешивания.
Затраты на электроэнергию: Энергия, потребляемая ультразвуковым перемешивающим реактором, примерно в три раза ниже, чем у механической мешалки. Это значительное снижение энергопотребления является продуктом интенсивного микроперемешивания и сокращения времени реакции, возникающего в результате образования и разрушения бесчисленных полостей, которые характеризуют явление акустической / ультразвуковой кавитации (Gholami et al., 2018). Кроме того, по сравнению с обычной мешалкой, расход энергии на этапы рекуперации метанола и очистки биодизеля в процессе ультразвукового перемешивания снижается на 26,5% и 1,3% соответственно. Это снижение связано с меньшим количеством метанола, поступающего в эти две дистилляционные колонны в процессе ультразвуковой переэтерификации.
Затраты на утилизацию отходов: Технология ультразвуковой кавитации также значительно снижает стоимость утилизации отходов. Эта стоимость в процессе обработки ультразвуком составляет примерно одну пятую от стоимости в процессе перемешивания, что является результатом значительного сокращения производства отходов из-за более высокой конверсии реактора и меньшего количества потребляемого спирта.
Экологичность: Благодаря очень высокой общей эффективности, сниженному потреблению химических веществ, более низким требованиям к энергии и сокращению отходов, производство ультразвукового биодизеля значительно более экологично, чем обычные процессы производства биодизеля.

Вывод – Ультразвук повышает эффективность производства биодизеля

Ультразвуковое смешивание превосходит механические смесители с рабочими колесами по эффективности.Научная оценка показывает явные преимущества ультразвукового смешивания перед обычным механическим перемешиванием для производства биодизеля. Преимущества ультразвуковой переработки биодизеля включают общие капитальные вложения, общую стоимость продукта, чистую приведенную стоимость и внутреннюю норму прибыли. Было установлено, что общий объем инвестиций в ультразвуковой кавитационный процесс ниже, чем у других, примерно на 20,8%. Использование ультразвуковых реакторов снизило себестоимость продукции на 5,2% – с использованием натурального рапсового масла. Поскольку обработка ультразвуком позволяет перерабатывать также отработанные масла (например, отработанные растительные масла), затраты на производство могут быть значительно снижены еще больше. Gholami et al. (2021) приходят к выводу, что из-за положительной чистой приведенной стоимости процесс ультразвуковой кавитации является лучшим выбором технологии смешивания для производства биодизеля.
С технической точки зрения наиболее важные эффекты ультразвуковой кавитации охватывают значительную эффективность процесса и сокращение времени реакции. Образование и коллапс многочисленных вакуумных пузырьков – известная как акустическая / ультразвуковая кавитация – сократить время реакции с нескольких часов в реакторе с перемешиваемым резервуаром до нескольких секунд в ультразвуковом кавитационном реакторе. Такое короткое время пребывания позволяет производить биодизельное топливо в проточном реакторе с небольшой занимаемой площадью. Ультразвуковой кавитационный реактор также оказывает благотворное влияние на потребности в энергии и материалах, снижая потребление энергии почти до одной трети от потребления реактором с перемешиваемым резервуаром и потребление метанола и катализатора на 25%.
С экономической точки зрения общий объем инвестиций в процесс ультразвуковой кавитации ниже, чем в процесс механического перемешивания, в основном из-за снижения стоимости реактора почти на 50% и 11,6% и стоимости колонны дистилляции метанола соответственно. Процесс ультразвуковой кавитации также снижает затраты на производство биодизеля за счет снижения потребления рапсового масла на 4%, снижения общих инвестиций, снижения потребления химикатов на 2,2% и снижения требований к коммунальным услугам на 23,8%. В отличие от процесса механического перемешивания, ультразвуковая обработка является приемлемой инвестицией из-за ее положительной чистой приведенной стоимости, более короткого времени окупаемости и более высокой внутренней нормы прибыли. В дополнение к технико-экономическим преимуществам, связанным с процессом ультразвуковой кавитации, он более экологичен, чем процесс механического перемешивания. Ультразвуковая кавитация приводит к сокращению потоков отходов на 80% из-за более высокой конверсии в реакторе и снижения потребления спирта в этом процессе. (ср. Голами и др., 2021)

Ультразвуковые кавитационные реакторы Hielscher Ultrasonics широко установлены на предприятиях по производству биодизеля для повышения эффективности процесса, повышения урожайности и снижения производственных затрат.

Ультразвуковой проточный реактор с 3 ультразвуковых аппарата мощностью 1 кВт модели 1000hdT для высокоэффективной конверсии биодизеля.

Запрос информации




Обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Блок-схема для непрерывного поточного производства биодизеля с использованием ультразвукового реактора Hielscher для улучшения смешивания.

Блок-схема показывает типичную установку для ультразвукового биодизельного процесса. Использование ультразвукового реактора значительно повышает эффективность биодизельного процесса.

Используйте катализатор по вашему выбору

Доказано, что ультразвуковой процесс переэтерификации биодизеля эффективен с использованием как щелочных, так и основных катализаторов. Forinstance, Shinde и Kaliaguine (2019) сравнили эффективность ультразвукового и механического лопастного смешивания с использованием различных катализаторов, а именно гидроксида натрия (NaOH), гидроксида калия (KOH), (CH)3ONa), гидроксид тетраметиламмония и четыре гуанидина (пропил-2,3-дициклогексилгуанидин (PCHG), 1,3-дициклогексил-2 n-октилгуанидин (DCOG), 1,1,3,3-тетраметилгуанидин (TMG), 1,3-дифенилгуанидин (DPG)). Ультразвуковое смешивание (при 35º), как показано, превосходит производство биодизеля, превосходя механическое смешивание (при 65º) за счет более высоких выходов и коэффициента конверсии. Эффективность массопереноса в ультразвуковом поле повысила скорость реакции переэтерификации по сравнению с механическим перемешиванием. Обработка ультразвуком превзошла механическое перемешивание для всех испытанных катализаторов. Запуск реакции переэтерификации с ультразвуковой кавитацией является энергоэффективной и промышленно жизнеспособной альтернативой для производства биодизеля. Помимо широко используемых катализаторов KOH и NaOH, оба катализатора гуанидина, пропил-2,3 дициклогексилгуанидин (PCHG) и 1,3-дициклогексил-2 n-октилгуанидин (DCOG), были показаны как интересные альтрнативы для превращения биодизеля.
Mootabadi et al. (2010) исследовали ультразвуковой синтез биодизеля из пальмового масла с использованием различных щелочных катализаторов оксида металлов, таких как CaO, BaO и SrO. Активность катализатора в ультразвуковом синтезе биодизеля сравнивали с традиционным процессом магнитного перемешивания, и было установлено, что ультразвуковой процесс показал 95,2% выхода с использованием BaO в течение 60 мин реакционного времени, которое в противном случае занимает 3–4 ч в обычном процессе перемешивания. Для ультразвуковой переэтерификации в оптимальных условиях требовалось 60 мин для достижения 95% выхода по сравнению с 2–4 ч при обычном перемешивании. Кроме того, выходы, достигнутые с помощью ультразвука за 60 мин, увеличились с 5,5% до 77,3% при использовании CaO в качестве катализаторов, с 48,2% до 95,2% при использовании SrO в качестве катализаторов и с 67,3% до 95,2 при использовании BaO в качестве катализаторов.

Ультразвуковое смешивание превосходит механическое перемешивание по выходу биодизеля, времени и общей эффективности. Для исследования был использован ультразвуковой аппарат Hielscher UP200St.

Производство биодизеля с использованием различных гуанидинов (3% моль) в качестве катализатора. (A) Механический перемешивающий периодический реактор: (метанол:рапсовое масло) 4:1, температура 65ºC; (B) Реактор ультразвукового действия: ультразвуковой аппарат UP200St, (метанол: рапсовое масло) 4:1, амплитуда 60% США, температура 35ºC. Ультразвуковое смешивание намного превосходит механическое перемешивание.
(Исследование и графики: Шинде и Калиагине, 2019)

Запрос информации




Обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Высокоэффективные ультразвуковые реакторы для превосходной переработки биодизеля

Hielscher Ultrasonics предлагает высокопроизводительные ультразвуковые процессоры и реакторы для улучшения производства биодизеля, что приводит к повышению урожайности, улучшению качества, сокращению времени обработки и снижению производственных затрат.

Малый и средний Биодизель Реакторы

Ультразвуковая смешивания реакторов для производства биодизеляДля малого и среднего производства биодизельного размера до 9ton / ч (2900 л / ч), Hielscher предлагает Вам UIP500hdT (500 Вт), UIP1000hdT (1000 Вт), UIP1500hdT (1500 Вт), а также UIP2000hdT (2000 Вт) ультразвуковые модели смесителей с высоким сдвигом. Эти четыре ультразвуковых реактора очень компактны, просты в интеграции или ретро-установке. Они предназначены для работы в тяжелых условиях эксплуатации в суровых условиях. Ниже вы найдете рекомендуемые реакторные установки для различных производственных показателей.

т / ч
гал / час
1x UIP500hdT (500 Вт)
00,25 до 0,5
От 80 до 160
1x UIP1000hdT (1000 Вт)
00,5 до 1,0
160 до 320
1x UIP1500hdT (1500 Вт)
0.75 1.5
От 240 до 480
1x UIP2000hdT (2000 Вт)
От 1,0 до 2,0
320 до 640
2x UIP2000hdT (2000 Вт)
от 2.0 до 4.0
640 до 1280
4xUIP1500hdT (1500 Вт)
От 3,0 до 6,0
960 до 1920
UIP1500hdT (1500 Вт)
От 4,5 до 9,0
1440 до 2880
UIP2000hdT (2000 Вт)
6,0 до 12,0
1920 до 3840

Очень высокопроизводительные промышленные биодизельные реакторы

производство биодизельного топливаДля промышленной переработки биодизеля заводов Hielscher предлагает UIP4000hdT (4 кВт), UIP6000hdT (6кВт), UIP10000 (10 кВт) а также UIP16000hdT (16кВт) ультразвуковые гомогенизаторы! Эти ультразвуковые процессоры предназначены для непрерывной обработки высоких скоростей потока. UIP4000hdT, UIP6000hdT и UIP10000 могут быть интегрированы в стандартные морские грузовые контейнеры. Кроме того, все четыре модели процессоров доступны в шкафах из нержавеющей стали. Вертикальная установка требует минимального пространства. Ниже вы найдете рекомендуемые настройки для типичных темпов промышленной обработки.

т / ч
гал / час
1x UIP6000hdT (6000 Вт)
От 3,0 до 6,0
960 до 1920
3x UIP4000hdT (4000 Вт)
6,0 до 12,0
1920 до 3840
5x UIP4000hdT (4000 Вт)
10,0 до 20,0
3200 до 6400
3x UIP6000hdT (6000 Вт)
с 9.0 до 18.0
2880 до 5880
3x UIP10000 (10 000 Вт)
15,0 до 30,0
4800 до 9600
3x UIP16000hdT (16 000 Вт)
24,0 до 48,0
7680 до 15360
5x UIP16000hdT
40,0 до 80,0
12800 до 25600

Свяжитесь с нами! / Спросите нас!

Запросить дополнительную информацию

Пожалуйста, используйте форму ниже, чтобы запросить дополнительную информацию об ультразвуковых процессорах, приложениях и цене. Мы будем рады обсудить ваш процесс с Вами и предложить вам ультразвуковую систему, отвечая вашим требованиям!









Пожалуйста, обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Ультразвуковые высокопоточные гомогенизаторы используются в лабораторной, настольной, пилотной и промышленной обработке.

Hielscher Ultrasonics производит высокую производительность ультразвуковых гомогенизаторов для смешивания приложений, дисперсии, эмульгации и экстракции в лабораторных, пилотных и промышленных масштабах.



Литература / Ссылки

Полезные сведения

Производство биодизеля

Биодизель производится, когда триглицериды превращаются в свободный жировой метиловый эфир (FAME) посредством химической реакции, известной как переэтерификация. Триглицериды — это глицериды, в которых глицерин эстерфицируется длинноцепочечными кислотами, известными как жирные кислоты. Эти жирные кислоты в изобилии присутствуют в растительном масле и животных жирах. Во время реакции переэтерификации триглицериды, присутствующие в исходном сырье (например, растительные масла, отработанные растительные масла или животные жиры), реагируют в присутствии катализатора (например, гидроксида калия или гидроксида натрия) с первичным спиртом (например, метанолом). В реакции переэтерификации биодизеля алкильные эфиры образуются из сырья растительного масла или животного жира. Поскольку биодизель может быть получен из различных видов сырья, таких как растительные масла первого отжима, отработанные растительные масла, использованные масла для жарки, животные жиры, такие как сало и сало, количество свободных жирных кислот (FFA) может сильно варьироваться. Процент свободных жирных кислот в триглицеридах является решающим фактором, который резко влияет на процесс производства биодизеля и качество биодизеля. Большое количество свободных жирных кислот может помешать процессу конверсии и ухудшить конечное качество биодизеля. Основная проблема заключается в том, что свободные жирные кислоты (FFA) реагируют со щелочными катализаторами, что приводит к образованию мыла. Мылообразование впоследствии вызывает проблемы с разделением глицерина. Поэтому сырье, содержащее большое количество FFA, в основном требует предварительной обработки (так называемой реакции этерификации), в ходе которой FFA превращаются в сложные эфиры. Ультразвук способствует как реакциям, так и переэтерификации и этерификации.
Узнайте больше об ультразвуковой катализируемой кислотой этерификации и катализируемой основанием переэтерификации бедных масел и жиров в высококачественное биодизельное топливо!


Высокоэффективный ультразвук! Ассортимент продукции Hielscher охватывает весь спектр от компактного лабораторного ультразвукового аппарата до полностью промышленных ультразвуковых систем.

Hielscher Ultrasonics производит высокую производительность ультразвуковых гомогенизаторов из лаборатория в промышленного размера.