Biodieselproduktion med överlägsen process- och kostnadseffektivitet

Ultraljud blandning är den överlägsna tekniken för högeffektiv och kostnadseffektiv biodiesel produktion. Ultraljud kavitation förbättrar massöverföring drastiskt, vilket minskar produktionskostnader och bearbetning varaktighet. Samtidigt kan oljor och fetter av dålig kvalitet (t.ex. spilloljor) användas och biodieselkvaliteten förbättras. Hielscher Ultrasonics levererar högpresterande, robusta ultraljud blandning reaktorer för någon produktionsskala. Läs mer om hur din biodieselproduktion kommer att dra nytta av ultraljudsbehandling!

Fördelar med biodieselproduktion med ultraljud

Biodiesel (fettsyrametylester, abrev. FAME) är produkten av en transesterifieringsreaktion av lipidråvara (triglycerider, t.ex. vegetabilisk olja, matoljor, animaliska fetter, algolja) och alkohol (metanol, etanol) med hjälp av en katalysator (t.ex. kaliumhydroxid KOH).
Problemet: Vid konventionell biodieselomvandling med konventionell omrörning leder den omätliga karaktären hos de båda reaktanterna av transesterifieringsreaktionen av olja och alkohol till dålig massöverföringshastighet som leder till en ineffektiv biodieselproduktion. Denna ineffektivitet kännetecknas av långa reaktionstider, högre metanol-olja molarförhållanden, höga katalysatorkrav, höga processtemperaturer och höga omrörningshastigheter. Dessa faktorer är betydande kostnadsdrivande faktorer som gör konventionell biodieseltillverkning till en dyr process.
Lösningen: Ultraljud blandning emulgerar reaktanterna på ett mycket effektivt, snabbt och billigt sätt så att förhållandet mellan olja och metanol kan förbättras, katalysatorkraven minskas, reaktionstiden och reaktionstemperaturen sänks. Därmed sparas resurser (dvs. kemikalier och energi) samt tid, bearbetningskostnaderna minskas, samtidigt som biodieselkvaliteten och produktionslönsamheten förbättras avsevärt. Dessa fakta vänder ultraljud blandning i den föredragna tekniken för effektiv biodiesel tillverkning.
Forskning och industriella biodieselproducenter bekräftar att ultraljudsblandning är ett mycket kostnadseffektivt sätt att producera biodiesel, även när oljor och fetter av dålig kvalitet används som råmaterial. Ultraljudsprocessen intensifiering avsevärt förbättrar konverteringshastigheten minskar användningen av överskott metanol och katalysator, vilket gör det möjligt att producera biodiesel som uppfyller kvalitetsstandarden för ASTM D6751 och EN 14212 specifikationer. (jfr Abdullah et al., 2015)

Ultraljud transesterifiering förbättrar biodiesel konvertering.

Transesterifiering av triglycerider till biodiesel (FAME) med hjälp av ultraljudsbehandling resulterar i accelererad reaktion och betydligt högre effektivitet.

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Ultraljud biodiesel processor UIP2000hdT med reaktor FC2T500k för snabb omvandling, högre utbyten och utmärkt övergripande effektivitet. Ultraljud överträffar lätt mekaniska omrörare vid biodieseltillverkning.

Ultraljud biodieselreaktor UIP2000hdT för överlägsen processeffektivitet: högre avkastning, förbättrad biodieselkvalitet, snabbare bearbetning och kostnadsminskning.

Minska energibehovet i din biodieselprocess med ultraljudsblandning!

Ultraljud blandning minskar den specifika energiförbrukning inbiodiesel tillverkning överträffar hydrodynamisk magnetisk blandning och hög skjuvning blandare överlägset.

Många fördelar med ultraljudsblandning i biodieselproduktion

Ultraljud blandning reaktorer kan enkelt integreras i alla nya anläggningar samt eftermonteras i befintliga biodieselanläggningar. Integrationen av en Hielscher ultraljud mixer förvandlar någon biodiesel anläggning till en högpresterande produktionsanläggning. Enkel installation, robusthet och användarvänlighet (ingen särskild utbildning krävs för drift) möjliggör uppgradering av alla anläggningar till en högeffektiv biodieselanläggning. Nedan presenterar vi vetenskapligt bevisade resultat av fördelar som dokumenterats av oberoende tredje part. Siffrorna bevisar överlägsenheten av ultraljud biodiesel blandning över någon konventionell omrörning teknik.

Flödesschema för en ultraljud biodiesel bearbetningsanläggning

Flödesschemat visar biodieselproduktionsstegen inklusive ultraljudsblandning för förbättrad processeffektivitet.

Effektivitet och kostnadsjämförelse: Ultraljud vs mekanisk omrörning

Ultraljud biodiesel reaktor teknik används ultraljud kavitation för överlägsen blandning resultat. Detta resulterar i högre biodieselomvandling, högre avkastning, mindre metanol och mindre katalysatorförbrukning samt minskade energi- och driftskostnader.(2021) presenterar i sin jämförande studie fördelarna med ultraljud transesterifiering över mekanisk omrörning (dvs. bladblandare, pumphjul, hög skjuvblandare).
Investeringskostnader: Ultraljud processorn och reaktor UIP16000 kan producera 192-384 t biodiesel/d med ett fotavtryck på endast 1.2m x 0.6m. I jämförelse krävs för mekanisk omrörning (MS) en mycket större reaktor på grund av den långa reaktionstiden i den mekaniska strirrngprocessen, vilket gör att reaktorkostnaden ökar avsevärt. (jfr Gholami et al., 2020)
Bearbetningskostnader: Bearbetningskostnaderna för ultraljud biodiesel produktion är 7,7% lägre än de för omrörningsprocessen, främst på grund av den lägre totala investeringen för ultraljudsbehandlingsprocessen. Kostnaden för kemikalier (katalysator, metanol/alkohol) är den tredje största kostnadsdrivande i båda processerna, ultraljudsbehandling och mekanisk omrörning. Emellertid, för ultraljud biodiesel omvandling kostnaderna för kemikalie är betydligt lägre än för mekanisk omrörning. Kostnadsfraktionen för kemikalier står för ca 5 % av den slutliga biodieselkostnaden. På grund av den lägre förbrukningen av metanol, natriumhydroxid och fosforsyra är kostnaden för kemikalier i ultraljud biodiesel processen 2,2% lägre än för den mekaniska omrörningsprocessen.
Energikostnader: Den energi som förbrukas av ultraljudsblandningsreaktorn är ungefär tre gånger lägre än den av den mekaniska omröraren. Denna betydande minskning av energiförbrukningen är en produkt av den intensiva mikroblandningen och den minskade reaktionstiden, till följd av produktion och kollaps av otaliga håligheter, som kännetecknar fenomenet akustisk / ultraljud kavitation (Gholami et al., 2018). Dessutom, jämfört med den konventionella omröraren, minskar energiförbrukningen för metanolåtervinning och biodieselreningsstadier under ultraljudsblandningsprocessen med 26,5% respektive 1,3%. Denna nedgång beror på de lägre mängderna metanol som kommer in i dessa två destillation kolonner i ultraljud transesterifieringsprocessen.
Kostnader för avfallshantering: Ultraljud kavitation teknik minskar också anmärkningsvärt kostnaden för avfallshantering. Denna kostnad i ultraljudsbehandlingsprocessen är ungefär en femtedel av den i omrörningsprocessen, till följd av den betydande minskningen av avfallsproduktionen på grund av högre reaktoromvandling och lägre mängder konsumerad alkohol.
Miljövänlighet: På grund av den mycket höga totala effektiviteten, den minskade kemiska förbrukningen, lägre energibehov och minskat avfall är produktionen av ultraljud biodiesel betydligt mer miljövänlig än konventionella biodieseltillverkningsprocesser.

Slutsats – Ultraljud förbättrar biodieselproduktionseffektiviteten

Ultraljud blandning överträffar mekaniska pumphjul blandare genom effektivitet.Den vetenskapliga bedömningen visar de tydliga fördelarna med ultraljudsblandning jämfört med konventionell mekanisk omrörning för biodieselproduktion. Fördelarna med ultraljud biodiesel bearbetning inkluderar totala kapitalinvesteringar, totala produktkostnad, netto nuvärde och intern avkastning. Mängden totala investeringar i ultraljud kavitationsprocessen konstaterades vara lägre än andra med cirka 20,8%. Användning av ultraljudsreaktorer minskade produktkostnaderna med 5,2% – med jungfrulig rapsolja. Eftersom ultraljudsbehandling gör det möjligt att bearbeta även förbrukade oljor (t.ex. använda matlagningsoljor) kan produktionskostnaderna minskas avsevärt ytterligare. (2021) kommer till slutsatsen att på grund av ett positivt nettonuvärde är ultraljud kavitationsprocessen det bättre valet av blandningsteknik för biodieselproduktion.
Ur teknisk synvinkel spänner de viktigaste effekterna av ultraljud kavitation den betydande processeffektiviteten och minskningen av reaktionstiden. Bildandet och kollapsen av många vakuumbubblor – känd som akustisk / ultraljud kavitation – minska reaktionstiden från flera timmar i den omrörda tankreaktorn till några sekunder i ultraljuds kavitationsreaktorn. Denna korta uppehållstid möjliggör biodieselproduktion i en genomströmningsreaktor med ett litet fotavtryck. Ultraljud kavitation reaktorn visar också positiva effekter på energi och material krav, minska energiförbrukningen till nästan en tredjedel av den som förbrukas av en omrörd tankreaktor och metanol och katalysator förbrukning med 25%.
Ur det ekonomiska perspektivet är ultraljud kavitationsprocessens totala investering lägre än den för den mekaniska omrörningsprocessen, främst på grund av nästan 50% respektive 11,6% minskning av reaktorkostnaden respektive metanoldestillationskolonnkostnaden. Ultraljud kavitationsprocessen minskar också biodieselproduktionskostnaden på grund av en 4% minskning av canolaoljaförbrukningen, lägre totala investeringar, 2,2% lägre kemikalieförbrukning och 23,8% lägre verktygskrav. Till skillnad från den mekaniskt omrörda processen är ultraljudsbehandlingen en acceptabel investering på grund av dess positiva nettonuvärde, kortare återbetalningstid och en högre intern avkastning. Förutom de teknoekonomiska fördelarna i samband med ultraljud kavitationsprocessen, Det är mer miljövänligt än den mekaniska omrörningsprocessen. Ultraljud kavitation resulterar i en 80% minskning av avfallsströmmar på grund av den högre omvandlingen i reaktorn och minskad alkoholkonsumtion i denna process. (jfr Gholami et al., 2021)

Ultraljud kavitation reaktorer från Hielscher Ultrasonics är allmänt installerade i biodiesel tillverkningsanläggningar för förbättrad processeffektivitet, högre utbyten och minskning av produktionskostnader.

Ultraljud genomflödesreaktor med 3x 1kW ultrasonicatorer av modellen 1000hdT för högeffektiv biodieselomvandling.

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Flödesschema för kontinuerlig inline-produktion av biodiesel med hjälp av en Hielscher ultraljudsreaktor för förbättrad blandning.

Flödesdiagrammet visar en typisk inställning för en ultraljudsassisterad biodieselprocess. Användningen av en ultraljudsreaktor förbättrar biodieselprocessens effektivitet drastiskt.

Använd den katalysator du väljer

Ultraljud transesterifieringsprocessen av biodiesel har visat sig vara effektiv med både alkaliska eller grundläggande katalysatorer. Forinstance, Shinde och Kaliaguine (2019) jämförde effektiviteten av ultraljud och meknisk bladblandning med hjälp av olika katalysatorer, nämligen natriumhydroxid (NaOH), kaliumhydroxid (KOH), (CH3ONa), tetrametylammoniumhydroxid och fyra guanidiner (Propyl-2,3-dicyclohexyl guanidin (PCHG), 1,3-dicyclohexyl 2 n-okyl guanidin (DCOG), 1,1,3,3-tetrametyl guanidin(TMG), 1,3-diphenyl guanidin (DPG)). Ultraljud blandning (vid 35º) som visat överlägsen för biodiesel produktion utmärker mekanisk blandning (vid 65º) med högre avkastning och konverteringsfrekvens. Effektiviteten av massöverföring i ultraljudsfältet ökade graden av transesterifieringsreaktion jämfört med mekanisk omrörning. Ultraljudsbehandling överträffade mekanisk omrörning för alla testade katalysatorer. Att köra transesterifieringsreaktionen med ultraljud kavitation är ett energieffektivt och industriellt livskraftigt alternativ för biodieselproduktion. Förutom de allmänt använda katalysatorerna KOH och NaOH har båda guanidinkatalysatorerna, propyl-2,3 dicyclohexylguanidine (PCHG) och 1,3-dicyclohexyl 2 n-octylguanidine (DCOG), båda visats som intressanta altrnatives för biodieselomvandling.
(2010) undersökte ultraljud-assisterad biodiesel syntes från palmolja med hjälp av olika alkaliska metalloxid katalysatorer såsom CaO, BaO och SrO. Aktiviteten hos katalysatorn i ultraljud-assisterad biodiesel syntes jämfördes med den traditionella magnetiska omrörningsprocessen, och det konstaterades att ultraljudsprocessen visade 95,2% av avkastningen med BaO inom 60 min reaktionstid, som annars tar 3-4 h i den konventionella omrörningsprocessen. För ultraljud-assisterad transesterification vid optimala förhållanden, 60 min krävdes för att uppnå 95% avkastning jämfört med 2-4 h med konventionell omrörning. Också, avkastningen som uppnås med ultraljud i 60 min ökade från 5,5% till 77,3% med CaO som katalysatorer, 48,2% till 95,2% med SrO som katalysatorer, och 67,3% till 95,2 med BaO som katalysatorer.

Ultraljud blandning överträffar mekanisk omrörning i biodiesel utbyte, tid och övergripande effektivitet. För studien, en Hielscher UP200St ultrasonicator användes.

Biodieselproduktion med olika guanidiner (3% mol) som katalysator. A) Mekanisk omrörningssats: (metanol:rapsolja) 4:1, temperatur 65ºC; B) Ultraljudsreaktor: ultraljudsdon UP200St, (metanol:canolaolja) 4:1, 60% US amplitud, temperatur 35ºC. Ultraljudsdriven blandning överträffar mekanisk omrörning överlägset.
(Studie och grafer: Shinde och Kaliaguine, 2019)

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Högpresterande ultraljudsreaktorer för överlägsen biodieselbearbetning

Hielscher Ultrasonics erbjuder högpresterande ultraljud processorer och reaktorer för förbättrad biodiesel produktion vilket resulterar i högre utbyten, förbättrad kvalitet, minskad bearbetningstid och lägre produktionskostnader.

Små och medel stora bio diesel reaktorer

Ultraljud blandning reaktorer för produktion av bio dieselFör små och medel stora bio diesel produktion av upp till 9ton/HR (2900 gal/tim), erbjuder Hielscher du UIP500hdT (500 watt), UIP1000hdT (1000 watt), UIP1500hdT (1500 watt), och UIP2000hdT (2000 watt) ultraljud hög skjuvning mixer modeller. Dessa fyra ultraljud reaktorer är mycket kompakta, lätt att integrera eller retro-fit. De är byggda för tung drift i tuffa miljöer. Nedan hittar du rekommenderade reaktorinställningar för en rad produktionshastigheter.

ton/timme
gal/timme
1x UIP500hdT (500 watt)
0.25 till 0,5
80 till 160
1x UIP1000hdT (1000 watt)
0.5 till 1,0
160 till 320
1x UIP1500hdT (1500 watt)
0.75 till 1,5
240 till 480
1x UIP2000hdT (2000 watt)
1,0 till 2,0
320 till 640
2x UIP2000hdT (2000 watt)
2.0 till 4.0
640 till 1280
4xUIP1500hdT (1500 watt)
3,0 till 6,0
960 till 1920
6x UIP1500hdT (1500 watt)
4,5 till 9,0
1440 till 2880
6x UIP2000hdT (2000 watt)
6,0 till 12,0
1920 till 3840

Industri biodieselreaktorer med mycket stor genomströmning

produktion av bio dieselFör industriell bearbetning av bio diesel produktionsanläggningar Hielscher erbjuder UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), UIP10000 (10kW) och UIP16000hdT (16kW) ultraljud homogenisatorer! Dessa ultraljud processorer är utformade för kontinuerlig bearbetning av höga flödeshastigheter. UIP4000hdT, UIP6000hdT och UIP10000 kan integreras i vanliga sjöfraktcontainrar. Alternativt finns alla fyra processormodellerna i rostfria skåp. En upprätt installation kräver minimalt utrymme. Nedan hittar du rekommenderade inställningar för typiska industriella bearbetningshastigheter.

ton/timme
gal/timme
1x UIP6000hdT (6000 watt)
3,0 till 6,0
960 till 1920
3x UIP4000hdT (4000 watt)
6,0 till 12,0
1920 till 3840
5x UIP4000hdT (4000 watt)
10,0 till 20,0
3200 till 6400
3x UIP6000hdT (6000 watt)
9,0 till 18,0
2880 till 5880
3x UIP10000 (10 000 watt)
15,0 till 30,0
4800 till 9600
3x UIP16000hdT (16 000 watt)
24,0 till 48,0
7680 till 15360
5x UIP16000hdT
40,0 till 80,0
12800 till 25600

Kontakta oss! / Fråga oss!

Be om mer information

Använd formuläret nedan för att begära ytterligare information om ultraljudprocessorer, applikationer och pris. Vi kommer gärna att diskutera din process med dig och att erbjuda dig ett ultraljudssystem som uppfyller dina krav!









Observera att våra Integritetspolicy.


Ultraljud hög skjuvning homogenisatorer används i labb, bänk-top, pilot och industriell bearbetning.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer för blandning av applikationer, spridning, emulgering och utvinning på labb, pilot och industriell skala.



Litteratur / Referenser

Fakta Värt att veta

Produktion av bio diesel

Biodiesel produceras när triglycerider omvandlas till fri fettmetylester (FAME) via en kemisk reaktion som kallas transesterifiering. Triglycerider är glycerider, där glycerolen är esterfied med långa kedjesyror, så kallade fettsyror. Dessa fettsyror finns rikligt i vegetabilisk olja och animaliska fetter. Under reaktionen av transesterifiering reagerar triglycerider som finns i råvaran (t.ex. vegetabiliska oljor, förbrukade matlagningsoljor eller animaliska fetter) i närvaro av en katalysator (t.ex. kaliumhydroxid eller natriumhydroxid) med en primäralkohol (t.ex. metanol). Vid biodieselomstärningsreaktionen bildas alkylestrar från råmaterialet vegetabilisk olja eller animaliskt fett. Eftersom biodiesel kan framställas av olika råvaror som jungfruliga vegetabiliska oljor, spill vegetabiliska oljor, använda friteringsoljor, animaliska fetter som talg och ister, kan mängden fria fettsyror variera kraftigt. Andelen fria fettsyror i triglycerider är en avgörande faktor som påverkar biodieselproduktionsprocessen och den resulterande biodieselkvaliteten drastiskt. En hög mängd fria fettsyror kan störa omvandlingsprocessen och försämra den slutliga biodieselkvaliteten. Huvudproblemet är att fria fettsyror (FFAs) reagerar med alkalikatalysatorer som resulterar i bildandet av tvål. Tvålbildning orsakar därefter glycerol separationsproblem. Därför kräver råvaror som innehåller stora mängder FFAs mestadels en förbehandling (en så kallad esterifieringsreaktion), under vilken FFA omvandlas till EStrar. Ultraljud främjar både reaktioner, transesterifiering och esterifiering.
Läs mer om ultraljudsassisterad syrakatalyseradestifiering och baskatalyserad transesterifiering av dåliga oljor och fetter till högkvalitativ biodiesel!


Högpresterande ultraljud! Hielschers produktsortiment täcker hela spektrumet från den kompakta labb ultrasonicator över bänkenheter till fullindustriella ultraljudssystem.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljud homogenisatorer från Labb till industriell storlek.