Biyodizel Üretimi & Biyodizel Dönüşüm
Biyodizel ürettiğinizde, yavaş reaksiyonlu kinetiği ve zayıf kütle transferi, biyodizel tesis kapasitenizin yanı sıra biyodizel veriminizi ve kalitenizi de düşürmektedir. Hielscher ultrasonik reaktörler transesterifikasyon kinetik önemli ölçüde geliştirmek. Bu nedenle biyodizel işleme için daha düşük fazla metanol ve daha az katalizör gereklidir.
Biyodizel genellikle enerji girdisi olarak ısı ve mekanik karıştırma kullanılarak parti reaktörlerinde üretilir. Ultrasonik kavitasyonel karıştırma, ticari biyodizel işlemede daha iyi bir karıştırma elde etmek için etkili bir alternatiftir. Ultrasonik kavitasyon, endüstriyel biyodizel transesterifikasyonu için gerekli aktivasyon enerjisini sağlar.
Ultrasonik Geliştirilmiş Biyodizel Transesterifikasyonu
Biyodizel üretimi tipik olarak, bir trigliseritin (bitkisel yağ, hayvansal yağ, kullanılmış yemeklik yağlar gibi) biyodizel (yağ asidi metil esterleri) ve gliserol üretmek için bir katalizör varlığında bir alkol (metanol gibi) ile reaksiyona girdiği transesterifikasyon adı verilen kimyasal bir reaksiyonu içerir. Ultrasonik reaktörler, transesterifikasyon işlemini çeşitli şekillerde geliştirmek için kullanılabilir ve çeşitli faydalara yol açar:
- Geliştirilmiş karıştırma: Ultrasonik dalgalar, şiddetli bir şekilde çöken kavitasyon kabarcıkları oluşturabilir ve reaksiyon karışımının yoğun bir şekilde karıştırılmasına ve ajitasyonuna neden olabilir. Bu, reaktanlar ve katalizör arasında daha iyi temasa yol açarak, daha hızlı ve daha eksiksiz transesterifikasyon ile sonuçlanır.
- Hızlandırılmış reaksiyon kinetiği: Ultrasonik dalgalar tarafından üretilen yüksek enerji koşulları, reaksiyonu aktive edebilir, reaksiyon hızını artırabilir ve belirli bir dönüşüm seviyesine ulaşmak için gereken reaksiyon süresini azaltabilir. Bu, daha yüksek verim ve daha düşük maliyetlerle sonuçlanabilir.
- Azaltılmış katalizör kullanımı: Ultrasonik reaktörler, reaksiyon için daha aktif bölgeler sağlayarak katalizör kullanımının verimliliğini artırabilir. Bu, aynı dönüşüm seviyesini elde etmek, maliyetleri ve çevresel etkiyi azaltmak için daha az katalizöre ihtiyaç duyulduğu anlamına gelir.
- Geliştirilmiş ürün kalitesi: Ultrasonik reaktörler, daha düşük serbest yağ asidi içeriği, daha yüksek saflık ve daha iyi soğuk akış özelliklerine sahip biyodizel üretebilir. Bunun nedeni, istenmeyen yan ürünlerin ve safsızlıkların oluşumunu en aza indiren gelişmiş karıştırma ve daha hızlı reaksiyon kinetiğidir.
Ultrasonik biyodizel işlemenin bu avantajları, ultrasonik reaktörlerin kullanımı biyodizel transesterifikasyonunun verimliliğini, hızını ve kalitesini önemli ölçüde artırdığından, bir ultrason reaktörü kurulumunun kullanımını oldukça ekonomik hale getirir. Bu özetle, ultrasonikasyonun transesterifikasyonu daha ekonomik ve çevresel olarak sürdürülebilir bir sürece dönüştürdüğü anlamına gelir.
Ultrasonik karıştırma biyodizel dönüşüm oranını artırır, verimi arttırır ve fazla metanol ve katalizör tasarrufu sağlar.
Konvansiyonel Biyodizel Karıştırma Problemleri: Toplu işlemede geleneksel esterleşme reaksiyonu yavaş olma eğilimindedir ve gliserinin faz ayrımı zaman alıcıdır, genellikle 5 saat veya daha fazla sürer.
Ultrasonik reaktörler, biyodizel sürecinizi hızlandırmanıza ve aynı zamanda daha düşük işleme maliyetlerinde biyodizel veriminizi ve kalitenizi artırmanıza yardımcı olur!
Endüstriyel sınıf ultrasonicator UIP2000hdT inline biyodizel esterfikasyonu ve transesterifikasyonu için FC2T500k akış hücresi ile.
Ultrasonik Biyodizel Transesterifikasyonun Avantajları
- Gelişmiş karıştırma sayesinde daha yüksek biyodizel verimi
- Biyodizel kalitesinde artış
- En fakir yağı bile hammadde olarak kullanın
- Sürekli hat içi işleme
- Daha az metanol
- az Katalizör
- Yüksek hızlı dönüşüm sayesinde zaman kazandırır
- enerji tasarrufu
- Basit ve güvenli çalışma
- Sağlamlık ve düşük bakım
- Yüksek performans: Tam yük altında 7/24 çalışma
“Biz Hielscher en ekipman ve hizmet çok memnun oldum ve bizim gelecekteki çalışmalarında tüm Hielscher ultrasonikasyon teknolojisini içeren her niyetim yok.”
Todd Stephens, Tulsa Biyoyakıtlar
Biyodizel Üretimi için Ultrasonik
Biyodizel genellikle toplu reaktörlerde üretilir. Ultrasonik biyodizel dönüşümü sürekli satır içi işleme için izin verir. Ultrasonication% 99'un üzerinde bir biyodizel verimi elde edebilir. Ultrasonik reaktörler, işlem süresini geleneksel 1 ila 4 saatlik toplu işlemeden 30 saniyeden daha azına indirir. Daha da önemlisi, ultrasonikasyon ayırma süresini 5 ila 10 saatten (geleneksel ajitasyon kullanarak) 60 dakikadan daha azına indirir. Ultrasonication ayrıca kavitasyon varlığında artan kimyasal aktivite nedeniyle% 50'ye kadar gerekli katalizör miktarına azaltmaya yardımcı olur. Ultrasonikasyon kullanırken, gerekli fazla metanol miktarı da azalır. Diğer bir fayda, gliserinin saflığında ortaya çıkan artıştır.
Ultrasonik Biyodizel Üretimi Adım Adım:
- bitkisel yağ veya hayvansal yağ (etil esterler için) veya etanol (metil ester yapar), metanol ve sodyum ya da potasyum metoksit ya da hidroksit ile karıştırılmış olan
- karışımı ısıtılır, örneğin bir 45 ve 65degC arasındaki sıcaklıklara
- ısıtılmış karışım 5 ila 15 saniye boyunca satır içi olarak sonikleştiriliyor
- gliserin üzerinden damlalar veya santrifüj kullanılarak ayrılır
- Dönüştürülen biyodizel, su ile yıkanır,
En yaygın olarak, sonication bir besleme pompası ve akış hücresinin yanında ayarlanabilir bir geri basınç valfi kullanılarak yüksek bir basınçta (1 ila 3bar, gösterge basıncı) gerçekleştirilir.
Endüstriyel biyodizel dönüşümü çok fazla ultrasonik enerjiye ihtiyaç duymaz. Gerçek enerji gereksinimi, örneğin UIP1000hdT gibi 1kW ultrasonik işlemci kullanılarak tezgah üstü ölçekte belirlenebilir. Bu tür tezgah üstü denemelerden elde edilen tüm sonuçlar doğrusal ve sorunsuz bir şekilde ölçeklendirilebilir. Gerekirse, ATEX sertifikalı ultrasonik cihazlar mevcuttur, örneğin, UIP1000-exd.
Hielscher dünya çapında endüstriyel ultrasonik biyodizel işleme ekipmanları sağlar. Tek cihaz başına 16kW güce kadar ultrasonik işlemciler ile, biyodizel tesis büyüklüğünde veya işleme kapasitesinde sınır yoktur.
Ultrasonik Biyodizel Üretim Maliyetleri
Ultrasonication ticari biyodizel üretiminde reaksiyon hızını ve dönüşüm oranını artırmak için etkili bir araçtır. Ultrasonik işleme maliyetleri esas olarak ultrasonik ekipman, yardımcı maliyetler ve bakım için yapılan yatırımdan kaynaklanmaktadır. Hielscher ultrasonicators olağanüstü enerji verimliliği yardımcı maliyetleri azaltmak ve bu süreci daha da yeşil hale getirmek için yardımcı olur. Ultrasonikasyon için ortaya çıkan maliyetler, ticari ölçekte kullanıldığında litre başına 0.1ct ve 1.0ct (0.4ct ila 1.9ct / galon) arasında değişmektedir.
Ultrasonik biyodizel üretiminin proses verimliliği ve ekonomik faydaları hakkında daha fazla bilgi edinin!
Ultrasonik karıştırma, hidrodinamik manyetik karıştırma ve yüksek kesme karıştırıcılarını şimdiye kadar daha iyi performans gösteren spesifik enerji tüketimi inbiodiesel üretimini azaltır.
Küçük Ölçekli Ultrasonik Biyodizel Kurulumu
Ultrasonication herhangi bir ölçekte biyodizel içine yağ dönüştürmek için kullanılabilir. Aşağıdaki resimde 60-70L'nin (16 ila 19 galon) işlenmesi için küçük ölçekli bir kurulum gösterilmektedir. Bu, ilk çalışmalar ve süreç gösterimi için tipik bir kurulumdur.
Ultrasonik esterleşme ve transesterifikasyon toplu veya sürekli satır içi işlem olarak çalıştırılabilir. Bu grafik biyodizel dönüşümü için ultrasonik toplu işlemi gösterir.
Modelin 3x 1kW ultrasonicators 1000hdT yüksek verimli biyodizel dönüşümü için ultrasonik akışlı reaktör ile.
- güçlendirici, sonotrode ve akış hücresi ile bir ultrasonicator (örneğin, UIP500hdT veya UIP1000hdT)
- ölçme güç ve enerji için güç metre
- 80L işlem tankı (plastik, örneğin, HDPE)
- Isıtma elemanının (2 kW 1)
- 10L katalizör ön karışımı tankı (plastik, örneğin, HDPE)
- Katalizör önceden karıştırıcı (karıştırıcı)
- Pompa (santrifüj, mono- veya dişli) yakl. 3 barg'a 1 de 20L 10 / dakika
- akış hücresi içinde basıncın ayarlanması için geri-basınç supapı
- Besleme basıncı ölçmek için basınç göstergesi
Üstün Biyodizel İşleme için Ultrasonik Reaktörler
Hielscher Ultrasonics, daha yüksek biyodizel verimi, gelişmiş biyodizel kalitesi, azaltılmış işlem süresi ve daha düşük üretim maliyetleri ile biyodizel üretiminizi artıracak yüksek performanslı ultrasonik işlemciler ve reaktörler sunar.
Biyodizel Transesterifikasyonu için Küçük ve Orta Ölçekli Ultrasonik Reaktörler
9ton / saate (2900 gal / saat) kadar küçük ve orta ölçekli biyodizel üretimi için, Hielscher size UIP500hdT (500 watt), UIP1000hdT (1000 watt), UIP1500hdT (1500 watt) ve UIP2000hdT (2000 watt) güvenilir ve verimli hat içi biyodizel işleme için akış reaktörleri ile ultrasonik yüksek parçalayıcı karıştırıcılar olarak sunar. Bu dört ultrasonik reaktör çok kompakt, entegrasyonu kolay veya retro-fit. Zorlu ortamlarda ağır hizmet tipi çalışma için üretilmiştir. Aşağıda, bir dizi üretim hızı için önerilen reaktör kurulumlarını bulacaksınız.
|
ton / saat
|
gal / saat
|
|
|---|---|---|
| 1x UIP500hdT (500 watt) |
00,25-0,5
|
80-160
|
| 1x UIP1000hdT (1000 watt) |
00,5-1,0
|
160-320
|
| 1x UIP1500hdT (1500 watt) |
00,75-1,5
|
240-480
|
| 1x UIP2000hdT (2000 watt) |
1,0-2,0
|
320-640
|
| 2 kere UIP2000hdT (2000 watt) |
2.0 ila 4.0
|
640'a 1280
|
| 4XUIP1500hdT (1500 watt) |
3,0-6,0
|
960-1920
|
| 6x UIP1500hdT (1500 watt) |
4,5-9,0
|
1440-2880
|
| 6x UIP2000hdT (2000 watt) |
6,0-12,0
|
1920-3840
|
Çok Büyük Verimli Endüstriyel Biyodizel Reaktörler
Endüstriyel işleme biyodizel üretim tesisleri için Hielscher UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), 10000 (10kW) ve UIP16000hdT (16kW) ultrasonik homojenizatörler sunuyor! Bu ultrasonik işlemciler yüksek akış hızlarının sürekli işlenmesi için tasarlanmıştır. UIP4000hdT, UIP6000hdT ve UIP10000, standart deniz taşımacılığı konteynerlerine entegre edilebilir. Alternatif olarak, dört işlemci modelinin tümü paslanmaz çelik dolaplarda mevcuttur. Dik bir kurulum minimum alan gerektirir. Aşağıda, tipik endüstriyel işleme hızları için önerilen kurulumları bulabilirsiniz.
|
ton / saat
|
gal / saat
|
1x UIP6000hdT (6000 watt) |
3,0-6,0
|
960-1920
|
|---|---|---|
| 3x UIP4000hdT (4000 watt) |
6,0-12,0
|
1920-3840
|
| 5x UIP4000hdT (4000 watt) |
10,0-20,0
|
3200-6400
|
3x UIP6000hdT (6000 watt) |
9,0 ila 18,0
|
2880 karşı 5880
|
| 3x UIP10000 (10.000 watt) |
15,0-30,0
|
4800-9600
|
| 3x UIP16000hdT (16.000 watt) |
24,0-48,0
|
7680-15360
|
| 5x UIP16000hdT |
40,0-80,0
|
12.800-25.600
|
Bizimle iletişime geçin! / Bize sor!
The ultrasonicator UIP16000hdT 32MMGY biyodizeli işleyebilir.
Don & Yılın Sullivan Teknoloji Yenilik
Hielscher Ultrasonics, şirketin biyodizel üretimi için yeni ultrasonik teknolojisinin geliştirilmesinin tanınmasında prestijli Frost ve Sullivan Teknoloji İnovasyon Ödülü'nü aldı.
Hielscher Ultrasonics biyodizel reaktörleri için Frost ve Sullivan Ödülü hakkında daha fazla bilgi için buraya tıklayın!
Transesterification – Biyodizelin Kimyasal Dönüşümü
Bitkisel yağlardan (örneğin soya, kanola, jatropha, ayçiçeği tohumu), alglerden, hayvansal yağlardan ve atık pişirme yağlarından biyodizel üretimi, karşılık gelen metil esterleri veya etil esterleri vermek için yağ asitlerinin metanol veya etanol ile baz katalizörlü transesterifikasyonunu içerir. Gliserin, bu reaksiyonun kaçınılmaz bir yan ürünüdür.
Hayvansal yağlar olarak bitkisel yağlar, bir gliserin molekülü tarafından bağlanmış üç yağ asidi zincirinden oluşan trigliseritlerdir. Trigliseritler esterlerdir. Esterler, yağ asitleri gibi, bir alkolle birleştirilmiş asitlerdir. Gliserin (= gliserol) ağır bir alkoldür. Dönüşüm sürecinde trigliserit esterleri, bir katalizör (lye) ve bir alkol reaktifi, örneğin metil esterler biyodizel veren metanol kullanılarak alkil esterlere (= biyodizel) dönüştürülür. Metanol gliserinin yerini alır. Bu kimyasal dönüşüm işlemine transesterifikasyon denir.
Transesterifikasyondan sonra, daha ağır faz olan gliserin dibe batacaktır. Daha hafif faz olan biyodizel, üstte yüzer ve örneğin dekantörler veya santrifüjler ile ayrılabilir.
Biyodizel Hazırlama
Potasyum hidroksit (0.4kg 0.2, katalizör) yaklaşık içinde çözündürülür edilmektedir. Katalizör ön karışım tankı içinde 8.5L Metanol. Bu katalizör ön karışımın karıştırma gerektirir. işleme tankı 66L bitkisel yağ ile dolduruluyor. Yağ 65degC 45 ila üzere ısıtma edilmektedir.
Biyodizel Dönüşüm
Katalizör tamamen Metanol içinde eritilir, katalizör ön karışımı ısıtılmış bir yağ ile karıştırılır. Pompa akış hücresine karışımı beslenir. geri-basınç supapından vasıtasıyla, basınç (45psig 15) 3barg 1 olacak şekilde ayarlanır. Ultrasonik biyodizel reaktör içinden devridaim yaklaşık gerçekleştirilebilir olmalıdır. 20 dakika. Bu süre boyunca, yağ biyodizel haline dönüştürülüyor. Bundan sonra, pompa ve ultrason kapatılır. gliserin (ağır faz) biyodizel (açık faz) ayıracaktır. Ayırma yakl. 30 ila 60 dakika. Ayırma işlemi tamamlandığında, gliserin boşaltılabilir.
Biyodizel Yıkama
Dönüştürülen biyodizel safsızlıklar içerdiğinden, yıkama gereklidir. Yıkama için, su biyodizele karıştırılır. Ultrasonication biyodizelin su ile karıştırılmasına fayda sağlayabilir. Bu, damlacık boyutunun azaltılmasının bir sonucu olarak aktif yüzey alanını arttırır. Lütfen çok yoğun sonikasyonun su damlacıklarını bir boyuta indirgeyebileceğini, ayrılması için özel araçlar (örneğin santrifüj) gerektirecek neredeyse kararlı bir emülsiyonun oluştuğunu düşünün.
Biyodizel Üretim Tesisi
Aşağıdaki akış şeması, biyodizele dönüşüm için yağ, metanol ve katalizörün sıralı sonikasyonu için tipik bir kurulum göstermektedir.
Ultrasonik esterleşme ve transesterifikasyon toplu veya sürekli satır içi işlem olarak çalıştırılabilir. Grafik biyodizel (FAME) transesterfication için ultrasonik satır içi süreci gösterir.
Sürekli Biyodizel işlenmesi ve ayrılması
Sürekli biyodizel işleme ve sürekli ayırma için bir kurulumda, ısıtılmış yağ ve katalizör ön karışımı, ayarlanabilir pompalar kullanılarak sürekli olarak birlikte karıştırılır. Bir inline statik karıştırıcı, ultrasonik reaktöre beslemenin homojenliğini arttırır. Yağ / katalizör karışımı, yaklaşık 5 ila 30 saniye boyunca ultrasonik kavitasyona maruz kaldığı akış hücresinden geçer. Akış hücresindeki basıncı kontrol etmek için bir geri basınç valfi kullanılır. Sonicated karışımı üstteki reaktör sütununa girer. Reaktör kolonunun hacmi, kolonda yaklaşık 1 saat tutma süresi verecek şekilde tasarlanmıştır. Bu süre zarfında, transesterifikasyon reaksiyonu tamamlanır. Reaksiyona giren gliserin/biyodizel karışımı, biyodizel ve gliserin fraksiyonlarına ayrıldığı santrifüje pompalanır. Son işlem, metanol geri kazanımı, yıkama ve kurutmayı içerir ve sürekli olarak da yapılabilir.
Bu kurulum, biyodizel reaktör partilerini, geleneksel karıştırıcıları ve büyük ayırıcı tankları ortadan kaldırır.
Biyodizel transesterifikasyon reaksiyonu Hız
Aşağıdaki diyagramlar, kolza tohumu yağının (endüstriyel sınıf) sodyum metoksit (solda) ve potasyum hidroksit (sağda) ile transesterifikasyonunun tipik sonuçlarını göstermektedir. Her iki test için de, bir kontrol numunesi (mavi çizgi) yoğun mekanik karıştırmaya maruz bırakıldı. Kırmızı çizgi, hacim oranı, katalizör konsantrasyonu ve sıcaklık açısından aynı formülasyonun sonikleştirilmiş örneğini temsil eder. Yatay eksen, sırasıyla karıştırma veya sonikasyondan sonraki zamanı gösterir. Dikey eksen, altta yerleşmiş gliserin hacmini gösterir. Bu, reaksiyon hızını ölçmenin basit bir yoludur. Her iki diyagramda da, sonikleştirilmiş örnek (kırmızı), kontrol örneğinden (mavi) çok daha hızlı tepki verir.
Biyodizel üretimi için ultrasonik (kırmızı grafik) ile geleneksel karıştırmanın (mavi grafik) karşılaştırılması – katalizör olarak sodyum metoksit (solda) ve potasyum hidroksit (sağda) ile birlikte kullanılması.
Biyodizel Sarf Malzemesi Linkler
biyodizel endüstrisi için pompa ve tank tedarikçileri bağlantılar için buraya tıklayın.
Kimyasal ve Güvenlik Bilgileri
komplikasyonları ve olumsuz sağlık etkileri önlemek için, dikkatlice aşağıdaki bilgileri okuyunuz.
Biyodizel Kimyasalları
Metanol toksiktir. Bu uzun süreli kullanım sonucunda sinir bozulmasına neden olabilir. O da, cilt tarafından absorbe edilebilir. gözlerinin içine sıçrayan Eğer körlüğe neden olabilir ve yutulduğunda Metanol ölümcül olabilir. Metanol işlerken Bu nedenle, gerekli önlemleri almak. İyi bir solunum, bir önlük ve lastik eldiven kullanılması tavsiye edilir.
Potasyum hidroksit (KOH), toksik ve temas üzerine deri yanığı neden olur. İyi havalandırma gereklidir.
Emin çalışma alanı cömertçe ve iyice dumanlar kaçmasına izin vermek için havalandırılmış olduğundan emin olun. Buhar kartuş respiratörler metanol dumanlara karşı etkili değildir. Bir hava temin sistemi (SDSYB — Bağımsız Solunum Cihazı) metanol buharları karşı daha iyi koruma sağlar.
Biyodizel ve Kauçuk Parçaları
daha uzun bir süre için% 100 biodiesel çalışan motorun ıslatılmış lastik parçalar (pompa, hortumlar, O-ring) için komplikasyonlara neden olabilir. çelik parça veya ağır kauçuk ile Değiştirilmesi bu sorunu ortadan kaldırabilir. Alternatif yaklaşık karıştırabilirsiniz. komplikasyonları önlemek için biyodizel içine% 25 konvansiyonel (fosil) dizel.
Edebiyat / Referanslar
- 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 yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörler üretir laboratuvar için endüstriyel boyut.