Ultrazvukové reaktory na výrobu bionafty
Ultrazvukové reaktory zlepšujú kinetiku chemickej reakcie procesu premeny bionafty. To vedie k rýchlejšej transesterifikácii, vyššiemu výťažku konverzie a šetrí prebytočný metanol a katalyzátor. Spoločnosť Hielscher vyrába ultrazvukové miešacie reaktory na výrobu bionafty v akomkoľvek rozsahu. Ultrazvukové reaktory sú kompaktné, ľahko sa inštalujú a sú veľmi efektívne.
Výroba bionafty sa zvýšila a zrýchlila pomocou výkonového ultrazvuku
Bionafta je obnoviteľné a čisto spaľujúce palivo vyrobené z rastlinných olejov, živočíšnych tukov alebo odpadového kuchynského oleja. Môže sa vyrábať transesterifikačnou reakciou, ktorá zahŕňa premenu triglyceridov na metylestery mastných kyselín (FAME) pomocou alkoholu a katalyzátora. Jedným zo spôsobov, ako urýchliť transesterifikačnú reakciu, je použitie ultrazvukových vĺn, ktoré môžu zlepšiť miešanie a prenos hmoty reaktantov, ako aj podporiť rozbitie kvapiek oleja a disperziu katalyzátora.
Ultrazvukový ultrazvuk sondového typu, tiež známy ako sonotroda, je zariadenie, ktoré generuje vysokofrekvenčné zvukové vlny (zvyčajne v rozsahu 20 kHz až 30 kHz) vibrovaním titánovej tyče. Ultrazvukové vlny sa šíria kvapalinou a vytvárajú vysokotlakové a nízkotlakové zóny, čo spôsobuje tvorbu a rýchle zrútenie kavitačných bublín. Kolaps bublín vytvára intenzívne lokálne zahrievanie a ochladzovanie, vysoké šmykové sily a rázové vlny, ktoré môžu zvýšiť rýchlosť reakcie a účinnosť procesu transesterifikácie.
Ultrazvuk UIP16000hdT je schopný spracovať bionaftu 32MMGY.
Výhody ultrazvukovej výroby bionafty
Medzi výhody použitia ultrazvukového zariadenia sondy na syntézu bionafty patria:
- Rýchlejšia rýchlosť reakcie: Ultrazvukové vlny môžu zvýšiť prenos hmoty reaktantov a urýchliť transesterifikačnú reakciu, čím sa skráti reakčný čas a zvýši sa výťažok bionafty.
- Vyšší výnos a čistota: Ultrazvukový proces výroby bionafty zlepšuje disperziu katalyzátora a homogenitu reakčnej zmesi, čo vedie k vyššiemu výťažku a čistote bionafty.
- Lacné suroviny : Pomocou ultrazvuku môžete používať suroviny najnižšej kvality – ako sú odpadové kuchynské oleje, odpadové živočíšne tuky a nejedlé oleje – a premeniť ho na vysokokvalitnú bionaftu. Čítaj viac!
- Nižšia spotreba energie: Použitie ultrazvuku znižuje energiu potrebnú na zmiešanie a ohrev reakčnej zmesi, ako aj množstvo potrebného katalyzátora, čo vedie k udržateľnejšiemu a nákladovo efektívnejšiemu procesu. Čítaj viac!
- Flexibilita a škálovateľnosť: Ultrazvukové sondy a reaktory Hielscher sa môžu použiť na výrobu bionafty v malom aj veľkom meradle a možno ich ľahko integrovať do existujúcich výrobných procesov.
Stručne povedané, znamená to, že použitie Hielscherových ultrazvukových a ultrazvukových reaktorov na syntézu bionafty ponúka významné výhody z hľadiska reakčnej rýchlosti, výťažnosti, čistoty, spotreby energie a škálovateľnosti, čo z neho robí ziskovú technológiu pre udržateľnú výrobu obnoviteľných palív.
Ultrazvukové reaktory na bionaftu znižujú náklady a zvyšujú výťažnosť bionafty
Prebytok metanolu a katalyzátor sú významnými nákladovými faktormi pri výrobe bionafty. Ultrazvukové reaktory Hielscher využívajú intenzívne kavitačné strihy na zmiešanie metanolu s vašou surovinou. Získate tak oveľa menšie kvapôčky metanolu, čo vedie k lepšiemu využitiu metanolu a katalyzátora. Preto je potrebné menej prebytočného metanolu a menej katalyzátora. Okrem toho kavitácia ovplyvňuje kinetiku reakcie, čo vedie k rýchlejšej a úplnejšej transesterifikácii.
Ultrazvuková esterifikácia je krok predbežnej úpravy, ktorý znížil nekvalitnú surovinu s vysokým obsahom FFA na estery. V 2. kroku ultrazvukovej transesterifikácie sa triglyceridy premieňajú na bionaftu (FAME).
Malé a stredné ultrazvukové reaktory na bionaftu
Pre malé a stredne veľké systémy na výrobu bionafty do 9 ton/hod (2900 galónov/hod) vám spoločnosť Hielscher ponúka UIP500hdT (500 wattov), UIP1000hdT (1000 wattov), UIP1500hdT (1500 wattov) alebo UIP2000hdT (2000 wattov). Tieto štyri ultrazvukové inline reaktory sú veľmi kompaktné, ľahko sa integrujú alebo dodatočne montujú. Sú skonštruované pre náročnú prevádzku v drsnom prostredí. Nižšie nájdete odporúčané nastavenia reaktora pre rôzne výrobné rýchlosti.
|
ton/hod
|
galóny/hodinu
|
|
|---|---|---|
| 1x UIP500hdT |
0.25 až 0.5
|
80 až 160
|
| 1x UIP1000hdT |
0.5 až 1.0
|
160 až 320
|
| 1x UIP1500hdT |
0.75 až 1.5
|
240 až 480
|
| 1x UIP2000hdT |
1,0 až 2,0
|
320 až 640
|
| 2x UIP1500hdT |
1,5 až 3,0
|
480 až 960
|
| 2x UIP2000hdT |
2,0 až 4,0
|
640 až 1280
|
| 4x UIP1500hdT |
3,0 až 6,0
|
960 až 1920
|
| 4x UIP2000hdT |
4 až 8
|
1280 až 2560
|
Plnohodnotné priemyselné ultrazvukové reaktory na bionaftu
_p0500.jpg)
Pre priemyselné závody na výrobu bionafty ponúka spoločnosť Hielscher UIP4000hdT (4000 wattov), UIP6000hdT (6000 wattov), UIP10000hdT (10000 wattov) a UIP16000hdT (16000 wattov). Tieto ultrazvukové homogenizátory s inline reaktormi sú určené na kontinuálnu výrobu bionafty pri vysokých prietokoch. Všetky štyri ultrazvukové homogenizátory sú dostupné v skrinkách z nehrdzavejúcej ocele. Vertikálna inštalácia vyžaduje minimálnu podlahovú plochu na inštaláciu alebo dodatočné vybavenie. Nižšie nájdete odporúčané nastavenia pre typické priemyselné rýchlosti spracovania.
|
ton/hod
|
galóny/hodinu
|
|
|---|---|---|
| 3x UIP4000hdT |
6,0 až 12,0
|
1920 až 3840
|
| 5x UIP4000hdT |
10,0 až 20,0
|
3200 až 6400
|
| 3x UIP10000hdT |
15,0 až 30,0
|
4800 až 9600
|
| 3x UIP16000hdT |
24,0 až 48,0
|
7680 až 15360
|
| 5x UIP16000hdT |
40,0 až 80,0
|
12800 až 25600
|
Inline ultrazvukové miešanie oleja a metanolu
Ultrazvukové miešacie reaktory nahrádzajú miešadlá nádrží a iné dynamické šmykové miešadlá. Vo všeobecnosti sú ultrazvukové reaktory na bionaftu inštalované na zmiešanie dvoch vstupných prúdov: oleja a metanolu (s katalyzátorom). Za týmto účelom sa surová predzmes čerpá cez ultrazvukový inline reaktor, kde ultrazvuková kavitácia zmieša a emulguje obe činidlá v priebehu 2 až 10 sekúnd. Toto je inline proces miešania. Keď zmes opustí reaktor prietokových článkov, glycerín sa samospádom oddelí za menej ako 60 minút. Prípadne môžete sonikovanú zmes po niekoľkých minútach reakčnej doby priviesť do odstredivky. Inline miešanie znižuje počet a objem použitých nádrží v porovnaní s konvenčným dávkovým spracovaním. To zlepšuje využitie kapitálu.
Ultrazvuková esterifikácia a transesterifikácia môžu byť spustené ako dávkový alebo kontinuálny inline proces. Tabuľka zobrazuje ultrazvukový inline proces transesterifikácie bionafty (FAME).
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Súvisiace informácie
- Ultrazvuková transesterifikácia oleja na bionaftu
- Vplyv ultrazvuku na účinnosť spracovania bionafty
- Použitie ultrazvukových reaktorov v malom kontinuálnom procese bionafty – Graham Towerton (2007)
- Bionafta z rias pomocou ultrazvuku
- Technológia výroby bionafty
- Analytické metódy bionafty
- "Spoľahlivé’ Spôsob výroby bionafty
- Zoznam dodávateľov nádrží a čerpadiel na výrobu bionafty
Literatúra / Referencie
- Abdullah, C. S. ; Baluch, N.; Mohtar S. (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi (Sciences & Engineering) 77:5; 2015. 155-161.
- Ali Gholami, Fathollah Pourfayaz, Akbar Maleki (2021): Techno-economic assessment of biodiesel production from canola oil through ultrasonic cavitation. Energy Reports, Volume 7, 2021. 266-277.
- Wu, P., Yang, Y., Colucci, J.A. and Grulke, E.A. (2007): Effect of Ultrasonication on Droplet Size in Biodiesel Mixtures. J Am Oil Chem Soc, 84: 877-884.
- Kumar D., Kumar G., Poonam, Singh C. P. (2010): Ultrasonic-assisted transesterification of Jatropha curcus oil using solid catalyst, Na/SiO2. Ultrason Sonochem. 2010 Jun; 17(5): 839-44.
- Leonardo S.G. Teixeira, Júlio C.R. Assis, Daniel R. Mendonça, Iran T.V. Santos, Paulo R.B. Guimarães, Luiz A.M. Pontes, Josanaide S.R. Teixeira (2009): Comparison between conventional and ultrasonic preparation of beef tallow biodiesel. Fuel Processing Technology, Volume 90, Issue 9, 2009. 1164-1166.
- Darwin, Sebayan; Agustian, Egi; Praptijanto, Achmad (2010): Transesterification Of Biodiesel From Waste Cooking Oil Using Ultrasonic Technique. International Conference on Environment 2010 (ICENV 2010).
- Nieves-Soto, M., Oscar M. Hernández-Calderón, C. A. Guerrero-Fajardo, M. A. Sánchez-Castillo, T. Viveros-García and I. Contreras-Andrade (2012): Biodiesel Current Technology: Ultrasonic Process a Realistic Industrial Application. InTechOpen 2012.
- Hielscher Ultrasonics: Ultrasonic Mixing for Biodiesel Production
často kladené otázky
Aké suroviny možno použiť na výrobu bionafty?
Medzi suroviny na výrobu bionafty patria rafinované rastlinné oleje, nejedlé oleje, odpadové rastlinné oleje, odpadové kuchynské oleje, použité fritovacie tuky, živočíšne tuky, ako je loj, a niektoré rybie oleje za predpokladu, že ich triglyceridy alebo voľné mastné kyseliny možno premeniť na estery bionafty. Sonikácia pomáha tým, že zintenzívňuje miešanie medzi nemiešateľnými fázami oleja a alkoholu, vďaka čomu sú aj menej kvalitné a premenlivé suroviny vhodnejšie na účinnú transesterifikáciu.
Aké sú problémy pri používaní chudobných surovín na transesterifikáciu bionafty?
Hlavnými problémami nekvalitných surovín pri transesterifikácii bionafty sú premenlivé zloženie, znečistenie, obsah vody, degradované lipidy, vyššia viskozita a zložitejšie fázové správanie, ktoré môžu znížiť účinnosť konverzie, podporiť tvorbu mydla a spomaliť separáciu bionafty a glycerolu. Sonikácia pomáha prekonať tieto obmedzenia zlepšením prenosu tepla a hmoty prostredníctvom kavitácie a urýchlením reakčnej kinetiky v zložitých systémoch vstupných surovín. Zistite, ako sonikácia pozitívne ovplyvňuje transesterifikáciu chudobných surovín na vysokokvalitnú bionaftu!
Aké sú faktory ovplyvňujúce náklady pri spracovaní bionafty?
Hlavnými nákladovými faktormi pri spracovaní bionafty sú náklady na vstupné suroviny, spotreba metanolu a katalyzátora, potreba energie, reakčný čas, náročnosť separácie a čistenia a celková výkonnosť zariadenia, pričom vstupné suroviny sú zvyčajne najväčšou zložkou nákladov. Sonikácia pomáha znižovať náklady na spracovanie skrátením reakčného času, zlepšením konverzie a urýchlením separácie fáz, čo môže znížiť spotrebu energie a zvýšiť výkon. Prečítajte si viac o nákladovo a energeticky efektívnej výrobe bionafty pomocou ultrazvukových reaktorov!
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórium do priemyselná veľkosť.