การผลิตไบโอดีเซลด้วยประสิทธิภาพกระบวนการและความคุ้มค่าด้านต้นทุนที่เหนือกว่า
การผสมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเป็นเทคโนโลยีที่เหนือกว่าสำหรับการผลิตไบโอดีเซลที่มีประสิทธิภาพสูงและคุ้มค่าด้านต้นทุน คาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกช่วยปรับปรุงการถ่ายเทมวลอย่างมาก จึงลดต้นทุนการผลิตและระยะเวลาดำเนินกระบวนการ ในขณะเดียวกัน สามารถใช้น้ำมันและไขมันคุณภาพต่ำ (เช่น น้ำมันเหลือทิ้ง) และปรับปรุงคุณภาพไบโอดีเซลได้ Hielscher Ultrasonics จัดหาเครื่องปฏิกรณ์ผสมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกที่มีสมรรถนะสูงและทนทานสำหรับการผลิตทุกขนาด อ่านเพิ่มเติมว่าการใช้คลื่นอัลตราโซนิกจะเป็นประโยชน์ต่อการผลิตไบโอดีเซลของคุณอย่างไร!
ประโยชน์ของการใช้คลื่นอัลตราโซนิกในการผลิตไบโอดีเซล
ไบโอดีเซล (เมทิลเอสเทอร์ของกรดไขมัน ย่อว่า FAME) เป็นผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันระหว่างวัตถุดิบลิพิด (ไตรกลีเซอไรด์ เช่น น้ำมันพืช น้ำมันปรุงอาหารใช้แล้ว ไขมันสัตว์ น้ำมันจากสาหร่าย) กับแอลกอฮอล์ (เมทานอล เอทานอล) โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา (เช่น โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ KOH)
ปัญหา: ในการเปลี่ยนสารเป็นไบโอดีเซลด้วยวิธีดั้งเดิมที่ใช้การกวนแบบทั่วไป สมบัติที่ไม่สามารถผสมเป็นเนื้อเดียวกันของสารตั้งต้นทั้งสองชนิดในปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันระหว่างน้ำมันกับแอลกอฮอล์ทำให้อัตราการถ่ายเทมวลต่ำ ส่งผลให้การผลิตไบโอดีเซลไม่มีประสิทธิภาพ ความไม่มีประสิทธิภาพนี้แสดงออกในรูปของระยะเวลาปฏิกิริยาที่ยาวนาน อัตราส่วนโมลเมทานอลต่อน้ำมันที่สูงกว่า ความต้องการตัวเร่งปฏิกิริยาปริมาณมาก อุณหภูมิกระบวนการสูง และอัตราการกวนสูง ปัจจัยเหล่านี้เป็นตัวขับเคลื่อนต้นทุนที่สำคัญ ทำให้การผลิตไบโอดีเซลแบบดั้งเดิมเป็นกระบวนการที่มีค่าใช้จ่ายสูง
วิธีแก้ปัญหา: การผสมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกทำให้สารตั้งต้นเกิดอิมัลชันได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง รวดเร็ว และมีต้นทุนต่ำ จึงสามารถปรับปรุงอัตราส่วนน้ำมันต่อเมทานอล ลดความต้องการตัวเร่งปฏิกิริยา และลดระยะเวลาและอุณหภูมิของปฏิกิริยาได้ ด้วยเหตุนี้ จึงประหยัดทรัพยากร (ได้แก่ สารเคมีและพลังงาน) รวมทั้งเวลา ลดต้นทุนกระบวนการ ขณะเดียวกันก็ปรับปรุงคุณภาพไบโอดีเซลและความสามารถในการทำกำไรจากการผลิตได้อย่างมีนัยสำคัญ ข้อเท็จจริงเหล่านี้ทำให้การผสมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมสำหรับการผลิตไบโอดีเซลอย่างมีประสิทธิผล
งานวิจัยและผู้ผลิตไบโอดีเซลระดับอุตสาหกรรมยืนยันว่า การผสมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเป็นวิธีผลิตไบโอดีเซลที่คุ้มค่าด้านต้นทุนสูง แม้ใช้น้ำมันและไขมันคุณภาพต่ำเป็นวัตถุดิบ การเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการด้วยคลื่นอัลตราโซนิกช่วยเพิ่มอัตราการเปลี่ยนสารได้อย่างมาก ลดการใช้เมทานอลส่วนเกินและตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้สามารถผลิตไบโอดีเซลที่เป็นไปตามมาตรฐานคุณภาพ ASTM D6751 และข้อกำหนด EN 14212 ได้ (ดู Abdullah et al., 2015)
การใช้คลื่นอัลตราโซนิกในปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันเพื่อเปลี่ยนไตรกลีเซอไรด์เป็นไบโอดีเซล (FAME) ทำให้ปฏิกิริยาเร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
เครื่องปฏิกรณ์ไบโอดีเซลด้วยคลื่นอัลตราโซนิก UIP2000hdT เพื่อประสิทธิภาพกระบวนการที่เหนือกว่า: ผลได้สูงขึ้น คุณภาพไบโอดีเซลดีขึ้น กระบวนการรวดเร็วขึ้น และต้นทุนลดลง
ข้อดีมากมายของการผสมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกในการผลิตไบโอดีเซล
เครื่องปฏิกรณ์ผสมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกสามารถผสานเข้ากับระบบติดตั้งใหม่ทุกระบบได้ง่าย รวมทั้งติดตั้งเพิ่มเติมในโรงงานไบโอดีเซลที่มีอยู่เดิมได้ การผสานเครื่องผสมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกของ Hielscher เข้าไปทำให้โรงงานไบโอดีเซลทุกแห่งกลายเป็นโรงงานผลิตที่มีสมรรถนะสูง การติดตั้งที่เรียบง่าย ความทนทาน และความสะดวกในการใช้งาน (ไม่ต้องฝึกอบรมเฉพาะทางสำหรับการใช้งาน) ทำให้สามารถยกระดับโรงงานทุกแห่งให้เป็นโรงงานไบโอดีเซลที่มีประสิทธิภาพสูงได้ ด้านล่างนี้ เรานำเสนอผลลัพธ์เกี่ยวกับข้อดีที่ได้รับการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์และบันทึกไว้โดยบุคคลที่สามที่เป็นอิสระ ตัวเลขเหล่านี้พิสูจน์ความเหนือกว่าของการผสมไบโอดีเซลด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเมื่อเทียบกับเทคนิคการกวนแบบดั้งเดิมทุกชนิด
แผนผังการไหลแสดงขั้นตอนการผลิตไบโอดีเซล รวมถึงการผสมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพกระบวนการ
การเปรียบเทียบประสิทธิภาพและต้นทุน: คลื่นอัลตราโซนิกกับการกวนเชิงกล
Gholami et al. (2021) นำเสนอข้อดีของทรานส์เอสเทอริฟิเคชันด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเมื่อเทียบกับการกวนเชิงกล (ได้แก่ เครื่องผสมแบบใบมีด ใบพัดกวน เครื่องผสมแรงเฉือนสูง) ในการศึกษาเปรียบเทียบของพวกเขา
ต้นทุนการลงทุนต่ำ:
เครื่องประมวลผลและเครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิก UIP16000 สามารถผลิตไบโอดีเซลได้ 192–384 t/d โดยใช้พื้นที่ติดตั้งเพียง 1.2m x 0.6m เมื่อเปรียบเทียบกัน การกวนเชิงกล (MS) ต้องใช้เครื่องปฏิกรณ์ที่ใหญ่กว่ามาก เนื่องจากระยะเวลาปฏิกิริยาที่ยาวนานในกระบวนการกวนเชิงกล ซึ่งทำให้ต้นทุนเครื่องปฏิกรณ์เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (ดู Gholami et al., 2020)
ต้นทุนกระบวนการต่ำ:
ต้นทุนกระบวนการสำหรับการผลิตไบโอดีเซลด้วยคลื่นอัลตราโซนิกต่ำกว่ากระบวนการกวน 7.7% โดยหลักเป็นเพราะเงินลงทุนรวมสำหรับกระบวนการใช้คลื่นอัลตราโซนิกต่ำกว่า ต้นทุนสารเคมี (ตัวเร่งปฏิกิริยา เมทานอล/แอลกอฮอล์) เป็นตัวขับเคลื่อนต้นทุนที่ใหญ่เป็นอันดับสามในทั้งสองกระบวนการ คือการใช้คลื่นอัลตราโซนิกและการกวนเชิงกล อย่างไรก็ตาม ต้นทุนสารเคมีสำหรับการเปลี่ยนสารเป็นไบโอดีเซลด้วยคลื่นอัลตราโซนิกต่ำกว่าการกวนเชิงกลอย่างมีนัยสำคัญ สัดส่วนต้นทุนสารเคมีคิดเป็นประมาณ 5% ของต้นทุนไบโอดีเซลขั้นสุดท้าย เนื่องจากใช้เมทานอล โซเดียมไฮดรอกไซด์ และกรดฟอสฟอริกน้อยลง ต้นทุนสารเคมีในกระบวนการผลิตไบโอดีเซลด้วยคลื่นอัลตราโซนิกจึงต่ำกว่ากระบวนการกวนเชิงกล 2.2%
ต้นทุนพลังงานลดลง:
พลังงานที่เครื่องปฏิกรณ์ผสมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกใช้มีค่าประมาณหนึ่งในสามของพลังงานที่เครื่องกวนเชิงกลใช้ การลดการใช้พลังงานลงอย่างมากนี้เป็นผลจากการผสมระดับจุลภาคอย่างเข้มข้นและระยะเวลาปฏิกิริยาที่ลดลง ซึ่งเกิดจากการก่อตัวและการยุบตัวของโพรงจำนวนนับไม่ถ้วน อันเป็นลักษณะของปรากฏการณ์คาวิเทชันจากคลื่นเสียง / คลื่นอัลตราโซนิก (Gholami et al., 2018) นอกจากนี้ เมื่อเทียบกับเครื่องกวนแบบดั้งเดิม การใช้พลังงานในขั้นตอนการนำเมทานอลกลับคืนและการทำไบโอดีเซลให้บริสุทธิ์ระหว่างกระบวนการผสมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกลดลง 26.5% และ 1.3% ตามลำดับ การลดลงนี้เป็นผลจากปริมาณเมทานอลที่เข้าสู่หอกลั่นทั้งสองแห่งน้อยลงในกระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชันด้วยคลื่นอัลตราโซนิก
ต้นทุนการกำจัดของเสียลดลงอย่างมาก:
เทคโนโลยีคาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกยังช่วยลดต้นทุนการกำจัดของเสียได้อย่างมาก ต้นทุนส่วนนี้ในกระบวนการใช้คลื่นอัลตราโซนิกมีค่าประมาณหนึ่งในห้าของกระบวนการกวน เนื่องจากการเกิดของเสียลดลงอย่างมีนัยสำคัญ อันเป็นผลจากการเปลี่ยนสารในเครื่องปฏิกรณ์ที่สูงขึ้นและปริมาณแอลกอฮอล์ที่ใช้น้อยลง
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเปลี่ยนน้ำมันจากกากกาแฟใช้แล้วเป็นไบโอดีเซลด้วยคลื่นอัลตราโซนิก!
เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น:
เนื่องจากมีประสิทธิภาพโดยรวมสูงมาก ใช้สารเคมีน้อยลง ต้องการพลังงานต่ำลง และมีของเสียลดลง การผลิตไบโอดีเซลด้วยคลื่นอัลตราโซนิกจึงเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่ากระบวนการผลิตไบโอดีเซลแบบดั้งเดิมอย่างมีนัยสำคัญ
บทสรุป – คลื่นอัลตราโซนิกช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตไบโอดีเซล
การประเมินทางวิทยาศาสตร์แสดงให้เห็นข้อดีอย่างชัดเจนของการผสมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเมื่อเทียบกับการกวนเชิงกลแบบดั้งเดิมสำหรับการผลิตไบโอดีเซล ข้อดีของกระบวนการผลิตไบโอดีเซลด้วยคลื่นอัลตราโซนิกครอบคลุมเงินลงทุนรวม ต้นทุนผลิตภัณฑ์รวม มูลค่าปัจจุบันสุทธิ และอัตราผลตอบแทนภายใน พบว่าเงินลงทุนรวมในกระบวนการคาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกต่ำกว่าอีกกระบวนการประมาณ 20.8% การใช้เครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกช่วยลดต้นทุนผลิตภัณฑ์ได้ 5.2% – เมื่อใช้น้ำมันคาโนลาใหม่ที่ยังไม่ผ่านการใช้งาน เนื่องจากการใช้คลื่นอัลตราโซนิกทำให้สามารถแปรรูปน้ำมันใช้แล้ว (เช่น น้ำมันปรุงอาหารใช้แล้ว) ได้ด้วย จึงสามารถลดต้นทุนการผลิตลงได้อีกอย่างมีนัยสำคัญ Gholami et al. (2021) สรุปว่า เนื่องจากมีมูลค่าปัจจุบันสุทธิเป็นบวก กระบวนการคาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกจึงเป็นทางเลือกเทคโนโลยีการผสมที่ดีกว่าสำหรับการผลิตไบโอดีเซล
ในมุมมองทางเทคนิค ผลที่สำคัญที่สุดของคาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกครอบคลุมประสิทธิภาพกระบวนการที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและการลดระยะเวลาปฏิกิริยา การก่อตัวและการยุบตัวของฟองสุญญากาศจำนวนมาก – ซึ่งเรียกว่าคาวิเทชันจากคลื่นเสียง / คลื่นอัลตราโซนิก – ช่วยลดระยะเวลาปฏิกิริยาจากหลายชั่วโมงในเครื่องปฏิกรณ์ถังกวนเหลือเพียงไม่กี่วินาทีในเครื่องปฏิกรณ์คาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิก ระยะเวลาพำนักที่สั้นนี้ทำให้สามารถผลิตไบโอดีเซลในเครื่องปฏิกรณ์แบบไหลผ่านที่ใช้พื้นที่ติดตั้งน้อยได้ เครื่องปฏิกรณ์คาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกยังส่งผลดีต่อความต้องการพลังงานและวัสดุ โดยลดการใช้พลังงานเหลือเกือบหนึ่งในสามของพลังงานที่เครื่องปฏิกรณ์ถังกวนใช้ และลดการใช้เมทานอลและตัวเร่งปฏิกิริยาลง 25%
ในมุมมองทางเศรษฐศาสตร์ เงินลงทุนรวมของกระบวนการคาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกต่ำกว่ากระบวนการกวนเชิงกล โดยหลักเป็นผลจากต้นทุนเครื่องปฏิกรณ์และต้นทุนหอกลั่นเมทานอลที่ลดลงเกือบ 50% และ 11.6% ตามลำดับ กระบวนการคาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกยังลดต้นทุนการผลิตไบโอดีเซล เนื่องจากการใช้น้ำมันคาโนลาลดลง 4% เงินลงทุนรวมต่ำลง การใช้สารเคมีลดลง 2.2% และความต้องการสาธารณูปโภคลดลง 23.8% ต่างจากกระบวนการกวนเชิงกล กระบวนการใช้คลื่นอัลตราโซนิกเป็นการลงทุนที่ยอมรับได้ เนื่องจากมีมูลค่าปัจจุบันสุทธิเป็นบวก ระยะเวลาคืนทุนสั้นกว่า และอัตราผลตอบแทนภายในสูงกว่า นอกจากประโยชน์ด้านเทคนิคและเศรษฐศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการคาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกแล้ว กระบวนการนี้ยังเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่ากระบวนการกวนเชิงกล คาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกทำให้กระแสของเสียลดลง 80% เนื่องจากการเปลี่ยนสารในเครื่องปฏิกรณ์สูงขึ้นและการใช้แอลกอฮอล์ในกระบวนการนี้ลดลง (ดู Gholami et al., 2021)
เครื่องปฏิกรณ์แบบไหลผ่านด้วยคลื่นอัลตราโซนิกที่ติดตั้ง เครื่องอัลตราโซนิกรุ่น 1000hdT ขนาด 1kW จำนวน 3 เครื่อง เพื่อการเปลี่ยนสารเป็นไบโอดีเซลที่มีประสิทธิภาพสูง
แผนผังการไหลแสดงการจัดวางระบบทั่วไปสำหรับกระบวนการผลิตไบโอดีเซลที่ใช้คลื่นอัลตราโซนิกช่วย การใช้เครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพกระบวนการผลิตไบโอดีเซลอย่างมาก
เปลี่ยนวัตถุดิบคุณภาพต่ำให้เป็นไบโอดีเซลบริสุทธิ์!
การใช้คลื่นอัลตราโซนิกทำให้สามารถแปรรูปวัตถุดิบคุณภาพต่ำ เช่น น้ำมันพืชเหลือทิ้ง ไขมันทอดอาหารใช้แล้ว ไขมันวัว หรือ น้ำมันปลา ได้อย่างมีประสิทธิผลมากขึ้น เนื่องจากคาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกบังคับให้เฟสน้ำมันและแอลกอฮอล์ที่ไม่สามารถผสมเป็นเนื้อเดียวกันสัมผัสกันได้ดีขึ้นมาก จึงช่วยปรับปรุงการผสม รวมทั้งการถ่ายเทความร้อนและมวลอย่างมาก นอกจากนี้ ยังเร่งจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยา ทำให้แม้แต่วัตถุดิบที่แปรรูปยากและมีความแปรผันก็สามารถเปลี่ยนสารได้รวดเร็วและสมบูรณ์ยิ่งขึ้น
คาวิเทชันจากคลื่นเสียงเพิ่มความเข้มข้นของสภาวะแวดล้อมของปฏิกิริยาและสามารถส่งเสริมการเกิดอนุมูลที่มีความไวต่อปฏิกิริยาสูง ซึ่งช่วยสนับสนุนทรานส์เอสเทอริฟิเคชันที่รวดเร็วและช่วยเอาชนะข้อเสียในการแปรรูปวัตถุดิบเกรดต่ำที่มักพบ
อ่านว่าการใช้คลื่นอัลตราโซนิกเปลี่ยนน้ำมันและไขมันเหลือทิ้งให้เป็นไบโอดีเซลได้อย่างไร!
ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่คุณเลือก
กระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชันด้วยคลื่นอัลตราโซนิกสำหรับไบโอดีเซลได้รับการพิสูจน์ว่ามีประสิทธิภาพเมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาทั้งชนิดด่างหรือชนิดเบส ตัวอย่างเช่น Shinde and Kaliaguine (2019) เปรียบเทียบประสิทธิภาพของการผสมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกกับการผสมเชิงกลแบบใบมีด โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาหลากหลายชนิด ได้แก่ โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) (CH3ONa), tetramethyl ammonium hydroxide และ guanidine สี่ชนิด (Propyl-2,3-dicyclohexyl guanidine (PCHG), 1,3-dicyclohexyl 2 n-octyl guanidine (DCOG), 1,1,3,3-tetramethyl guanidine (TMG), 1,3-diphenyl guanidine (DPG)) การผสมด้วยคลื่นอัลตราโซนิก (ที่ 35º) แสดงให้เห็นถึงความเหนือกว่าในการผลิตไบโอดีเซล โดยให้ผลได้และอัตราการเปลี่ยนสารสูงกว่าการผสมเชิงกล (ที่ 65º) ประสิทธิภาพการถ่ายเทมวลในสนามคลื่นอัลตราโซนิกช่วยเพิ่มอัตราปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันเมื่อเทียบกับการกวนเชิงกล การใช้คลื่นอัลตราโซนิกมีประสิทธิภาพเหนือกว่าการกวนเชิงกลสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาทุกชนิดที่ทดสอบ การดำเนินปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันด้วยคาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกเป็นทางเลือกสำหรับการผลิตไบโอดีเซลที่มีประสิทธิภาพด้านพลังงานและสามารถใช้ได้จริงในระดับอุตสาหกรรม นอกจากตัวเร่งปฏิกิริยา KOH และ NaOH ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายแล้ว ยังพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยา guanidine ทั้งสองชนิด คือ propyl-2,3 dicyclohexylguanidine (PCHG) และ 1,3-dicyclohexyl 2 n-octylguanidine (DCOG) เป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับการเปลี่ยนสารเป็นไบโอดีเซล
Mootabadi et al. (2010) ศึกษาการสังเคราะห์ไบโอดีเซลจากน้ำมันปาล์มโดยใช้คลื่นอัลตราโซนิกช่วยร่วมกับตัวเร่งปฏิกิริยาออกไซด์ของโลหะแอลคาไลชนิดต่าง ๆ เช่น CaO, BaO และ SrO มีการเปรียบเทียบความว่องไวของตัวเร่งปฏิกิริยาในการสังเคราะห์ไบโอดีเซลโดยใช้คลื่นอัลตราโซนิกช่วยกับกระบวนการกวนด้วยแม่เหล็กแบบดั้งเดิม และพบว่ากระบวนการอัลตราโซนิกให้ผลได้ 95.2% เมื่อใช้ BaO ภายในระยะเวลาปฏิกิริยา 60 min ซึ่งกระบวนการกวนแบบดั้งเดิมต้องใช้เวลา 3–4 h สำหรับทรานส์เอสเทอริฟิเคชันโดยใช้คลื่นอัลตราโซนิกช่วยภายใต้สภาวะที่เหมาะสมที่สุด ต้องใช้เวลา 60 min เพื่อให้ได้ผลได้ 95% เมื่อเทียบกับ 2–4 h สำหรับการกวนแบบดั้งเดิม นอกจากนี้ ผลได้ที่ได้รับด้วยคลื่นอัลตราโซนิกภายใน 60 min เพิ่มขึ้นจาก 5.5% เป็น 77.3% เมื่อใช้ CaO เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา จาก 48.2% เป็น 95.2% เมื่อใช้ SrO เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา และจาก 67.3% เป็น 95.2 เมื่อใช้ BaO เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา
การผลิตไบโอดีเซลโดยใช้ guanidine ชนิดต่าง ๆ (3% mol) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (A) เครื่องปฏิกรณ์แบบแบตช์ที่ใช้การกวนเชิงกล: (เมทานอล:น้ำมันคาโนลา) 4:1 อุณหภูมิ 65ºC; (B) เครื่องปฏิกรณ์แบบแบตช์ที่ใช้คลื่นอัลตราโซนิก: เครื่องอัลตราโซนิก UP200St, (เมทานอล:น้ำมันคาโนลา) 4:1 แอมพลิจูดคลื่นอัลตราโซนิก 60% อุณหภูมิ 35ºC การผสมที่ขับเคลื่อนด้วยคลื่นอัลตราโซนิกมีประสิทธิภาพเหนือกว่าการกวนเชิงกลอย่างมาก
(การศึกษาและกราฟ: Shinde and Kaliaguine, 2019)
เครื่องอัลตราโซนิก UIP1000hdT จำนวน 3 เครื่อง สำหรับทรานส์เอสเทอริฟิเคชันเพื่อผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันพืชเหลือทิ้ง ไขมันทอดอาหาร และไขมันวัว
เครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกสมรรถนะสูงสำหรับกระบวนการผลิตไบโอดีเซลที่เหนือกว่า
Hielscher Ultrasonics มีเครื่องประมวลผลและเครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกสมรรถนะสูงสำหรับปรับปรุงการผลิตไบโอดีเซล ส่งผลให้ผลได้สูงขึ้น คุณภาพดีขึ้น ระยะเวลาดำเนินกระบวนการสั้นลง และต้นทุนการผลิตต่ำลง
เครื่องปฏิกรณ์ไบโอดีเซลขนาดเล็กและขนาดกลาง
สำหรับการผลิตไบโอดีเซลขนาดเล็กและขนาดกลางที่มีกำลังผลิตสูงสุด 9ton/hr (2900 gal/hr) Hielscher มีเครื่องผสมรุ่น UIP500hdT (500 วัตต์), UIP1000hdT (1000 วัตต์), UIP1500hdT (1500 วัตต์), และ UIP2000hdT (2000 วัตต์) ซึ่งเป็นเครื่องผสมแรงเฉือนสูงด้วยคลื่นอัลตราโซนิก เครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกทั้งสี่รุ่นนี้มีขนาดกะทัดรัดมาก ผสานเข้ากับระบบหรือติดตั้งเพิ่มเติมได้ง่าย ออกแบบมาสำหรับการใช้งานหนักในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ด้านล่างนี้คือการจัดวางระบบเครื่องปฏิกรณ์ที่แนะนำสำหรับอัตราการผลิตในช่วงต่าง ๆ
|
ton/hr
|
gal/hr
|
|
|---|---|---|
| 1 เครื่อง UIP500hdT (500 วัตต์) |
0.25 ถึง 0.5
|
80 ถึง 160
|
| 1 เครื่อง UIP1000hdT (1000 วัตต์) |
0.5 ถึง 1.0
|
160 ถึง 320
|
| 1 เครื่อง UIP1500hdT (1500 วัตต์) |
0.75 ถึง 1.5
|
240 ถึง 480
|
| 1 เครื่อง UIP2000hdT (2000 วัตต์) |
1.0 ถึง 2.0
|
320 ถึง 640
|
| 2 เครื่อง UIP2000hdT (2000 วัตต์) |
2.0 ถึง 4.0
|
640 ถึง 1280
|
| 4 เครื่อง UIP1500hdT (1500 วัตต์) |
3.0 ถึง 6.0
|
960 ถึง 1920
|
| 6 เครื่อง UIP1500hdT (1500 วัตต์) |
4.5 ถึง 9.0
|
1440 ถึง 2880
|
| 6 เครื่อง UIP2000hdT (2000 วัตต์) |
6.0 ถึง 12.0
|
1920 ถึง 3840
|
เครื่องปฏิกรณ์ไบโอดีเซลระดับอุตสาหกรรมที่มีกำลังการผลิตสูงมาก
สำหรับโรงงานผลิตไบโอดีเซลที่ดำเนินกระบวนการระดับอุตสาหกรรม Hielscher มีเครื่องโฮโมจีไนเซอร์รุ่น UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), UIP10000 (10kW) และ UIP16000hdT (16kW) ซึ่งเป็นเครื่องโฮโมจีไนเซอร์ด้วยคลื่นอัลตราโซนิก! เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกเหล่านี้ออกแบบมาสำหรับกระบวนการแบบต่อเนื่องที่มีอัตราการไหลสูง สามารถผสาน UIP4000hdT, UIP6000hdT และ UIP10000 เข้ากับตู้คอนเทนเนอร์ขนส่งทางทะเลมาตรฐานได้ อีกทางเลือกหนึ่งคือเครื่องประมวลผลทั้งสี่รุ่นมีให้เลือกในรูปแบบตู้สเตนเลส การติดตั้งแนวตั้งใช้พื้นที่น้อยที่สุด ด้านล่างนี้คือการจัดวางระบบที่แนะนำสำหรับอัตราการดำเนินกระบวนการระดับอุตสาหกรรมทั่วไป
|
ton/hr
|
gal/hr
|
1 เครื่อง UIP6000hdT (6000 วัตต์) |
3.0 ถึง 6.0
|
960 ถึง 1920
|
|---|---|---|
| 3 เครื่อง UIP4000hdT (4000 วัตต์) |
6.0 ถึง 12.0
|
1920 ถึง 3840
|
| 5 เครื่อง UIP4000hdT (4000 วัตต์) |
10.0 ถึง 20.0
|
3200 ถึง 6400
|
3 เครื่อง UIP6000hdT (6000 วัตต์) |
9.0 ถึง 18.0
|
2880 ถึง 5880
|
| 3 เครื่อง UIP10000 (10,000 วัตต์) |
15.0 ถึง 30.0
|
4800 ถึง 9600
|
| 3 เครื่อง UIP16000hdT (16,000 วัตต์) |
24.0 ถึง 48.0
|
7680 ถึง 15,360
|
| 5 เครื่อง UIP16000hdT |
40.0 ถึง 80.0
|
12,800 ถึง 25,600
|
ติดต่อเรา! / สอบถามเรา!
วรรณกรรม / เอกสารอ้างอิง
- 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.
ข้อเท็จจริงที่ควรรู้
การผลิตไบโอดีเซล
ไบโอดีเซลผลิตขึ้นเมื่อไตรกลีเซอไรด์ถูกเปลี่ยนเป็นเมทิลเอสเทอร์ของกรดไขมันอิสระ (FAME) ผ่านปฏิกิริยาเคมีที่เรียกว่าทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน ไตรกลีเซอไรด์เป็นกลีเซอไรด์ที่กลีเซอรอลเกิดเอสเทอริฟิเคชันกับกรดสายยาวที่เรียกว่ากรดไขมัน กรดไขมันเหล่านี้มีอยู่อย่างมากในน้ำมันพืชและไขมันสัตว์ ระหว่างปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน ไตรกลีเซอไรด์ในวัตถุดิบ (เช่น น้ำมันพืช น้ำมันปรุงอาหารใช้แล้ว หรือไขมันสัตว์) ทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ปฐมภูมิ (เช่น เมทานอล) โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยา (เช่น โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์หรือโซเดียมไฮดรอกไซด์) อยู่ด้วย ในปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันเพื่อผลิตไบโอดีเซล แอลคิลเอสเทอร์เกิดขึ้นจากวัตถุดิบน้ำมันพืชหรือไขมันสัตว์ เนื่องจากสามารถผลิตไบโอดีเซลได้จากวัตถุดิบหลากหลายชนิด เช่น น้ำมันพืชใหม่ที่ยังไม่ผ่านการใช้งาน น้ำมันพืชเหลือทิ้ง น้ำมันทอดอาหารใช้แล้ว และไขมันสัตว์ เช่น ไขมันวัวและมันหมู ปริมาณกรดไขมันอิสระ (FFAs) จึงอาจแตกต่างกันได้มาก ร้อยละของกรดไขมันอิสระของไตรกลีเซอไรด์เป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลอย่างมากต่อกระบวนการผลิตไบโอดีเซลและคุณภาพไบโอดีเซลที่ได้ กรดไขมันอิสระปริมาณมากสามารถรบกวนกระบวนการเปลี่ยนสารและทำให้คุณภาพไบโอดีเซลขั้นสุดท้ายลดลงได้ ปัญหาหลักคือกรดไขมันอิสระ (FFAs) ทำปฏิกิริยากับตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดด่าง ทำให้เกิดสบู่ การเกิดสบู่ก่อให้เกิดปัญหาในการแยกกลีเซอรอลตามมา ดังนั้น วัตถุดิบที่มี FFAs ปริมาณสูงส่วนใหญ่จึงต้องผ่านการปรับสภาพเบื้องต้น (ปฏิกิริยาที่เรียกว่าเอสเทอริฟิเคชัน) ซึ่ง FFAs จะถูกเปลี่ยนเป็นเอสเทอร์ การใช้คลื่นอัลตราโซนิกช่วยส่งเสริมทั้งปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันและเอสเทอริฟิเคชัน
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับเอสเทอริฟิเคชันที่ใช้กรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาและทรานส์เอสเทอริฟิเคชันที่ใช้เบสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาโดยมีคลื่นอัลตราโซนิกช่วย เพื่อเปลี่ยนน้ำมันและไขมันคุณภาพต่ำเป็นไบโอดีเซลคุณภาพสูง!
Hielscher Ultrasonics ผลิตเครื่องโฮโมจีไนเซอร์ด้วยคลื่นอัลตราโซนิกสมรรถนะสูง ตั้งแต่ขนาดสำหรับ ห้องปฏิบัติการ ไปจนถึง ขนาดอุตสาหกรรม

