Produktion av biodiesel & Konvertering av biodiesel
När du tillverkar biodiesel sänker långsam reaktionskinetik och dålig massöverföring kapaciteten i din biodieselanläggning samt ditt biodieselutbyte och din biodieselkvalitet. Hielscher ultraljudsreaktorer förbättrar transesterifieringskinetiken avsevärt. Därför krävs mindre överskott av metanol och mindre katalysator för biodieselbearbetning.
Biodiesel produceras vanligtvis i satsreaktorer med hjälp av värme och mekanisk blandning som energitillförsel. Ultraljud kavitationell blandning är ett effektivt alternativ för att uppnå en bättre blandning i kommersiell biodieselbearbetning. Ultraljudskavitation ger den nödvändiga aktiveringsenergin för den industriella biodieseltransesterifieringen.
Ultraljud förbättrad transesterifiering av biodiesel
Produktion av biodiesel innebär vanligtvis en kemisk reaktion som kallas transesterifiering, där en triglycerid (t.ex. vegetabilisk olja, animaliskt fett, använda matoljor) reagerar med en alkohol (t.ex. metanol) i närvaro av en katalysator för att producera biodiesel (fettsyrametylestrar) och glycerol. Ultraljudsreaktorer kan användas för att förbättra transesterifieringsprocessen på flera sätt, vilket leder till flera fördelar:
- Förbättrad mixning: Ultraljudsvågor kan skapa kavitationsbubblor som kollapsar våldsamt, vilket orsakar intensiv blandning och omrörning av reaktionsblandningen. Detta leder till bättre kontakt mellan reaktanterna och katalysatorn, vilket resulterar i snabbare och mer fullständig transesterifiering.
- Accelererad reaktionskinetik: De högenergiförhållanden som genereras av ultraljudsvågor kan aktivera reaktionen, öka reaktionshastigheten och minska reaktionstiden som behövs för att nå en given omvandlingsnivå. Detta kan resultera i högre avkastning och lägre kostnader.
- Minskad användning av katalysatorer: Ultraljudsreaktorer kan förbättra effektiviteten i katalysatoranvändningen genom att tillhandahålla mer aktiva platser för reaktionen. Detta innebär att det krävs mindre katalysatorer för att uppnå samma konverteringsnivå, vilket minskar kostnader och miljöpåverkan.
- Förbättrad produktkvalitet: Ultraljudsreaktorer kan producera biodiesel med lägre halt av fria fettsyror, högre renhet och bättre kallflödesegenskaper. Detta beror på den förbättrade blandningen och snabbare reaktionskinetiken, vilket minimerar bildandet av oönskade biprodukter och föroreningar.
Dessa fördelar med ultraljud biodiesel bearbetning gör användningen av en ultraljudsreaktor mycket ekonomisk eftersom användningen av ultraljudsreaktorer avsevärt förbättrar effektiviteten, hastigheten, och kvaliteten på biodiesel transesterifiering. Detta innebär sammanfattningsvis att ultraljud förvandlar transesterifieringen till en mer ekonomiskt och miljömässigt hållbar process.
Problem med konventionell biodieselblandning: Den konventionella förestringsreaktionen vid batchbearbetning tenderar att vara långsam, och fasseparation av glycerinet är tidskrävande, ofta tar det 5 timmar eller mer.
Ultraljudsreaktorer hjälper dig att påskynda din biodieselprocess och samtidigt öka din biodieselavkastning och kvalitet till lägre bearbetningskostnader!

Industriell kvalitet ultraljudsapparat UIP2000hdT med flödescell FC2T500k för inline biodieselesterficering och transesterifiering.
Fördelarna med ultraljud biodiesel transesterifiering
- Högre biodieselutbyte på grund av förbättrad inblandning
- Ökad biodieselkvalitet
- Använd även den sämsta oljan som råvara
- Kontinuerlig inline-bearbetning
- Mindre metanol
- Mindre katalysator
- Tidsbesparande tack vare höghastighetskonvertering
- Energibesparande
- Enkel och säker drift
- Robusthet och lågt underhåll
- Hög prestanda: 24/7 drift vid full belastning

"Vi har varit mycket nöjda med Hielschers utrustning och service och vi har alla avsikter att inkludera Hielscher ultraljudsteknik i alla våra framtida strävanden."
Todd Stephens, Tulsa Biofuels
Ultraljud för biodieselproduktion
Biodiesel produceras ofta i satsreaktorer. Ultraljud biodiesel konvertering möjliggör kontinuerlig inline bearbetning. Ultraljud kan uppnå en biodiesel utbyte på över 99%. Ultraljudsreaktorer minskar bearbetningstiden från den konventionella 1 till 4 timmars batchbearbetning till mindre än 30 sekunder. Ännu viktigare, ultraljud minskar separationstiden från 5 till 10 timmar (med konventionell omrörning) till mindre än 60 minuter. Ultraljudet bidrar också till att minska mängden katalysator som krävs med upp till 50% på grund av den ökade kemiska aktiviteten i närvaro av kavitation. Vid användning av ultraljud minskar också mängden överskott av metanol som krävs. En annan fördel är den resulterande ökningen av glycerinets renhet.
Ultraljud biodiesel produktion steg-för-steg:
- den vegetabiliska oljan eller det animaliska fettet blandas med metanol (som gör metylestrar) eller etanol (för etylestrar) och natrium- eller kaliummetoxin eller natriumhydroxid
- blandningen värms upp, t.ex. till temperaturer mellan 45 och 65 °C.
- Den uppvärmda blandningen är sonikerad inline i 5 till 15 sekunder
- glycerin faller ut eller separeras med hjälp av centrifuger
- Den omvandlade biodieseln tvättas med vatten
Vanligast är att ultraljudsbehandling utförs vid ett förhöjt tryck (1 till 3bar, övertryck) med hjälp av en matarpump och en justerbar mottrycksventil bredvid flödescellen.
Industriell biodieselomvandling behöver inte mycket ultraljudsenergi. Det faktiska energibehovet kan bestämmas i bänkskala med hjälp av t.ex. en 1kW ultraljudsprocessor som UIP1000hdT. Alla resultat från sådana bänkstudier kan skalas upp linjärt och utan problem. Vid behov finns ATEX-certifierade ultraljudsenheter tillgängliga, t.ex. UIP1000-EXD.
Hielscher levererar industriell ultraljud biodiesel bearbetningsutrustning, över hela världen. Med ultraljudsprocessorer på upp till 16 kW effekt per enskild enhet finns det ingen gräns för biodieselanläggningens storlek eller bearbetningskapacitet.
Kostnader för ultraljud biodiesel tillverkning
Ultraljud är ett effektivt sätt att öka reaktionshastigheten och omvandlingshastigheten i den kommersiella biodieselproduktionen. Kostnader för ultraljudsbearbetning beror främst på investeringar i ultraljudsutrustning, kostnader för allmännyttiga tjänster och underhåll. Den enastående energieffektiviteten hos Hielscher ultraljudsapparater hjälper till att minska kostnaderna för nyttan och därigenom göra denna process ännu grönare. De resulterande kostnaderna för ultraljud varierar mellan 0,1 ct och 1,0 ct per liter (0,4 ct till 1,9 ct/gallon) när de används i kommersiell skala.
Läs mer om processeffektiviteten och de ekonomiska fördelarna med ultraljud biodieselproduktion!

Ultraljudsblandning minskar den specifika energiförbrukningen vid tillverkning av biodiesel, vilket överträffar hydrodynamisk magnetisk blandning och blandare med hög skjuvning.
Småskalig ultraljud biodiesel setup
Ultraljud kan användas för omvandling av olja till biodiesel i vilken skala som helst. Bilden nedan visar en småskalig installation för bearbetning av 60-70L (16 till 19 gallon). Detta är det typiska upplägget för inledande studier och processdemonstrationer.

3x 1kW ultraljudsapparater av modellen 1000hdT med ultraljudsgenomströmningsreaktor med för högeffektiv biodieselomvandling.
- en ultraljudsapparat (t.ex. UIP500hdT eller UIP1000hdT) med booster, sonotrode och flödescell
- Effektmätare för mätning av effekt och energi
- 80L bearbetningstank (plast, t.ex. HDPE)
- värmeelement (1 till 2 kW)
- 10L katalysatorförblandningstank (plast, t.ex. HDPE)
- Katalysatorförblandare (omrörare)
- pump (centrifug, mono eller växel) för ca 10 till 20 l/min vid 1 till 3 barg
- Mottrycksventil för justering av trycket i flödescellen
- Manometer för mätning av drivtryck
Ultraljudsreaktorer för överlägsen biodieselbearbetning
Hielscher Ultrasonics erbjuder högpresterande ultraljudsprocessorer och reaktorer, vilket kommer att förbättra din biodieselproduktion genom högre biodieselutbyten, förbättrad biodieselkvalitet, minskad bearbetningstid och lägre produktionskostnader.
Små och medelstora ultraljudsreaktorer för biodieseltransesterifiering
För små och medelstora biodieselproduktioner på upp till 9 ton/timme (2900 gal/timme) erbjuder Hielscher dig UIP500hdT (500 watt), UIP1000hdT (1000 watt), UIP1500hdT (1500 watt) och UIP2000hdT (2000 watt) som ultraljudsblandare med hög skjuvning med genomströmningsreaktorer för tillförlitlig och effektiv inline biodieselbearbetning. Dessa fyra ultraljudsreaktorer är mycket kompakta, lätta att integrera eller eftermontera. De är byggda för tung drift i tuffa miljöer. Nedan hittar du rekommenderade reaktoruppställningar för en rad olika produktionshastigheter.
ton/hr
|
gal/hr
|
|
---|---|---|
1x UIP500hdT (500 watt) |
00,25 till 0,5
|
80 till 160
|
1x UIP1000hdT (1000 watt) |
00,5 till 1,0
|
160 till 320
|
1x UIP1500hdT (1500 watt) |
00,75 till 1,5
|
240 till 480
|
1x UIP2000hdT (2000 watt) |
1,0 till 2,0
|
320 till 640
|
2 gånger UIP2000hdT (2000 watt) |
2,0 till 4,0
|
640 till 1280
|
4 gångerUIP1500hdT (1500 watt) |
3,0 till 6,0
|
960 till 1920
|
6 gånger UIP1500hdT (1500 watt) |
4,5 till 9,0
|
1440 till 2880
|
6 gånger UIP2000hdT (2000 watt) |
6,0 till 12,0
|
1920 till 3840
|
Industriella biodieselreaktorer med mycket stor genomströmning
För industriella produktionsanläggningar för biodiesel erbjuder Hielscher UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), 10000 (10kW) och UIP16000hdT (16kW) ultraljudshomogenisatorer! Dessa ultraljudsprocessorer är designade för kontinuerlig bearbetning av höga flödeshastigheter. UIP4000hdT, UIP6000hdT och UIP10000 kan integreras i standardcontainrar för sjöfrakt. Alternativt kan alla fyra processormodellerna fås i skåp i rostfritt stål. En upprätt installation kräver minimalt med utrymme. Nedan hittar du rekommenderade inställningar för typiska industriella bearbetningshastigheter.
ton/hr
|
gal/hr
|
1x UIP6000hdT (6000 watt) |
3,0 till 6,0
|
960 till 1920
|
---|---|---|
3 gånger UIP4000hdT (4000 watt) |
6,0 till 12,0
|
1920 till 3840
|
5 ggr UIP4000hdT (4000 watt) |
10,0 till 20,0
|
3200 till 6400
|
3 gånger UIP6000hdT (6000 watt) |
9,0 till 18,0
|
2880 till 5880
|
3 gånger UIP10000 (10 000 watt) |
15,0 till 30,0
|
4800 till 9600
|
3 gånger UIP16000hdT (16 000 watt) |
24,0 till 48,0
|
7680 till 15360
|
5 ggr UIP16000hdT |
40,0 till 80,0
|
12800 till 25600
|
Kontakta oss! / Fråga oss!

Den ultrasonicator UIP16000hdT kan bearbeta 32MMGY biodiesel.
Frost & Årets tekniska innovation i Sullivan
Hielscher Ultrasonics fick det prestigefyllda priset Frost and Sullivan Technology Innovation of the Year Award som ett erkännande av företagets utveckling av ny ultraljudsteknik för biodieselproduktion.
Klicka här för att läsa mer om Frost and Sullivan Award för Hielscher Ultrasonics biodieselreaktorer!
transesterifiering – Den kemiska omvandlingen av biodiesel
Tillverkning av biodiesel från vegetabiliska oljor (t.ex. soja, raps, jatropha, solrosfrön), alger, animaliska fetter och matavfall innebär baskatalyserad transesterifiering av fettsyror med metanol eller etanol för att ge motsvarande metylestrar eller etylestrar. Glycerin är en oundviklig biprodukt av denna reaktion.
Vegetabiliska oljor som animaliska fetter är triglycerider som består av tre kedjor av fettsyror bundna av en glycerinmolekyl. Triglycerider är estrar. Estrar är syror, som fettsyror, i kombination med en alkohol. Glycerin (= glycerol) är en tung alkohol. I omvandlingsprocessen omvandlas triglycerestrar till alkylestrar (= biodiesel) med hjälp av en katalysator (lut) och ett alkoholreagens, t.ex. metanol, vilket ger metylestrar biodiesel. Metanolen ersätter glycerinet. Denna kemiska omvandlingsprocess kallas transesterifiering.
Efter transesterifiering kommer glycerinet, som är den tyngre fasen, att sjunka till botten. Biodiesel, som är den lättare fasen, flyter ovanpå och kan separeras, t.ex. med karaffer eller centrifuger.
Förberedelse av biodiesel
Kaliumhydroxid (0,2 till 0,4 kg, katalysator) löses upp till ca 8,5 l metanol i katalysatorns förblandningstank. Detta kräver omrörning av katalysatorförblandningen. Bearbetningstanken fylls med 66L vegetabilisk olja. Oljan värms upp av värmeelementet till 45 till 65 °C.
Konvertering av biodiesel
När katalysatorn är helt upplöst i metanolen blandas katalysatorförblandningen med den uppvärmda oljan. Pumpen matar blandningen till flödescellen. Med hjälp av mottrycksventilen justeras trycket till 1 till 3 barg (15 till 45psig). Återcirkulation genom ultraljudsbiodieselreaktorn bör utföras i ca 20 minuter. Under denna tid omvandlas oljan till biodiesel. Efter detta stängs pumpen och ultraljudet av. Glycerinet (tyngre fas) kommer att separeras från biodieseln (lättare fas). Separeringen tar cirka 30 till 60 minuter. När separationen är klar kan glycerinet dräneras.
Tvätt av biodiesel
Eftersom den omvandlade biodieseln innehåller föroreningar krävs tvätt. För tvätten blandas vatten i biodieseln. Ultraljud kan gynna blandningen av biodiesel med vattnet. Detta ökar den aktiva ytan som ett resultat av minskningen av droppstorleken. Tänk på att mycket intensiv ultraljudsbehandling kan minska vattendropparna till en storlek, att en nästan stabil emulsion bildas som kommer att kräva speciella medel (t.ex. centrifug) för att separeras.
Anläggning för tillverkning av biodiesel
Flödesschemat nedan visar en typisk inställning för in-line ultraljudsbehandling av olja, metanol och katalysator för omvandling till biodiesel.

Ultraljudsförestring och transesterifiering kan köras som batch eller kontinuerlig inline-process. Diagrammet visar ultraljud inline-processen för biodiesel (FAME) transesterfiering.
Kontinuerlig bearbetning och separering av biodiesel
I en installation för kontinuerlig biodieselbearbetning och kontinuerlig separering blandas den uppvärmda oljan och katalysatorförblandningen kontinuerligt med hjälp av justerbara pumpar. En inbyggd statisk mixer förbättrar homogeniteten i matningen till ultraljudsreaktorn. Olje/katalysatorblandningen passerar flödescellen, där den utsätts för ultraljudskavitation i ca 5 till 30 sekunder. En mottrycksventil används för att reglera trycket i flödescellen. Den sonikerade blandningen kommer in i reaktorkolonnen på toppen. Reaktorkolonnens volym är konstruerad för att ge ca 1 timmes uppehållstid i kolonnen. Under den tiden är transesterifieringsreaktionen klar. Den reagerade glycerin/biodieselblandningen pumpas till centrifugen där den separeras i biodiesel- och glycerinfraktioner. Efterbearbetningen omfattar återvinning, tvättning och torkning av metanol och kan också göras kontinuerligt.
Den här konfigurationen eliminerar batcher av biodieselreaktorer, konventionella omrörare och stora separatortankar.
Biodiesel Transesterifiering Reaktionshastighet
Diagrammen nedan visar typiska resultat av transesterifiering av rapsolja (av industriell kvalitet) med natriummetoxid (vänster) och kaliumhydroxid (höger). För båda testerna utsattes ett kontrollprov (blå linje) för intensiv mekanisk blandning. Den röda linjen representerar det sonikerade provet av identisk formulering med avseende på volymförhållande, katalysatorkoncentration och temperatur. Den horisontella axeln visar tiden efter blandning respektive ultraljudsbehandling. Den vertikala axeln visar volymen glycerin som satte sig i botten. Detta är ett enkelt sätt att mäta reaktionshastigheten. I båda diagrammen reagerar det ultraljudsbehandlade provet (rött) mycket snabbare än kontrollprovet (blått).

Jämförelse av ultraljud (röd graf) vs konventionell blandning (blå graf) för biodieselproduktion – Används med natriummetoxid (vänster) och kaliumhydroxid (höger) som katalysatorer.
Länkar för biodiesel leveranser
Klicka här för länkar till leverantörer av pumpar och tankar för biodieselindustrin.
Kemikalie- och säkerhetsinformation
Läs informationen nedan noggrant för att förhindra komplikationer och negativa hälsoeffekter.
Biodiesel Kemikalier
Metanol är giftigt. Det kan orsaka nervförsämring till följd av långvarig användning. Det kan också adsorberas av huden. Om det stänks i ögonen kan det orsaka blindhet och metanol kan vara dödligt vid förtäring. Vidta därför nödvändiga försiktighetsåtgärder vid hantering av metanol. Det rekommenderas att använda ett bra andningsskydd, ett förkläde och gummihandskar.
Kaliumhydroxid (KOH) är giftigt och orsakar brännskador på huden vid kontakt. God ventilation krävs.
Se till att arbetsytan är generöst och noggrant ventilerad så att ångor kan komma ut. Andningsskydd med ångpatroner är inte effektiva mot metanolångor. Ett system med försörjd luft (SCBA — Fristående andningsapparat) ger bättre skydd mot metanolångor.
Biodiesel och gummidelar
Att köra på 100 % biodiesel under längre tid kan orsaka komplikationer på våta gummidelar (pump, slangar, O-ringar) i motorn. Byte av ståldelar eller kraftigt gummi kan eliminera detta problem. Alternativt kan du blanda ca 25 % konventionell (fossil) diesel i din biodiesel för att förhindra komplikationer.
Litteratur / Referenser
- 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.
- Abdullah, C. S.; Baluch, Nazim; Mohtar, Shahimi (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi 77, 2015.
- Ramachandran, K.; Suganya, T.; Nagendra Gandhi, N.; Renganathan, S.(2013): Recent developments for biodiesel production by ultrasonic assist transesterification using different heterogeneous catalyst: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 22, 2013. 410-418.
- Shinde, Kiran; Serge Kaliaguine (2019): A Comparative Study of Ultrasound Biodiesel Production Using Different Homogeneous Catalysts. ChemEngineering 3, No. 1: 18; 2019.
- 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.
- Hamed Mootabadi, Babak Salamatinia, Subhash Bhatia, Ahmad Zuhairi Abdullah (2010): Ultrasonic-assisted biodiesel production process from palm oil using alkaline earth metal oxides as the heterogeneous catalysts. Fuel, Volume 89, Issue 8; 2010. 1818-1825.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer från labb till industriell storlek.