Виробництво біодизелю & Переробка біодизелю
Коли ви виробляєте біодизельне паливо, кінетика повільної реакції та погана масопередача знижують потужність вашої біодизельної установки, а також вихід та якість біодизеля. Ультразвукові реактори Hielscher значно покращують кінетику переетерифікації. Тому для переробки біодизеля потрібно менше надлишку метанолу і менше каталізатора.
Біодизель зазвичай виробляється в реакторах періодичної дії, використовуючи тепло та механічне змішування як споживання енергії. Ультразвукове кавітаційне змішування є ефективною альтернативою для досягнення кращого змішування в комерційній обробці біодизеля. Ультразвукова кавітація забезпечує необхідну енергію активації для переетерифікації промислового біодизеля.
Ультразвуково покращена переетерифікація біодизеля
Виробництво біодизеля зазвичай включає хімічну реакцію, яка називається переетерифікацією, в якій тригліцериди (такі як рослинна олія, тваринний жир, відпрацьовані кулінарні олії) реагують з алкоголем (таким як метанол) у присутності каталізатора для виробництва біодизеля (метилових ефірів жирних кислот) і гліцерину. Ультразвукові реактори можуть бути використані для посилення процесу переетерифікації кількома способами, що призводить до кількох переваг:
- Покращене змішування: Ультразвукові хвилі можуть створювати кавітаційні бульбашки, які сильно руйнуються, викликаючи інтенсивне змішування та збудження реакційної суміші. Це призводить до кращого контакту між реагуючими речовинами і каталізатором, що призводить до більш швидкої і повної переетерифікації.
- Кінетика прискореної реакції: Високоенергетичні умови, що генеруються ультразвуковими хвилями, можуть активувати реакцію, збільшуючи швидкість реакції та зменшуючи час реакції, необхідний для досягнення заданого рівня перетворення. Це може призвести до підвищення врожайності та зниження витрат.
- Зменшене використання каталізатора: Ультразвукові реактори можуть підвищити ефективність використання каталізатора, забезпечуючи більш активні місця для реакції. Це означає, що для досягнення того ж рівня конверсії, зниження витрат і впливу на навколишнє середовище потрібно менше каталізатора.
- Покращена якість продукції: Ультразвукові реактори можуть виробляти біодизель з меншим вмістом вільних жирних кислот, більш високою чистотою та кращими властивостями холодного потоку. Це пов'язано з поліпшеним змішуванням і більш швидкою кінетикою реакції, які мінімізують утворення небажаних побічних продуктів і домішок.
Ці переваги ультразвукової обробки біодизеля роблять використання установки ультразвукового реактора високоекономічним, оскільки використання ультразвукових реакторів значно покращує ефективність, швидкість та якість переетерифікації біодизеля. Це означає, що ультразвук перетворює переетерифікацію в більш економічно та екологічно стійкий процес.
Ультразвукове змішування покращує швидкість конверсії біодизеля, збільшує врожайність і зберігає надлишок метанолу та каталізатора.
Проблеми звичайного змішування біодизеля: Звичайна реакція етерифікації при пакетній обробці, як правило, повільна, а фазове розділення гліцерину займає багато часу, часто займає 5 годин або більше.
Ультразвукові реактори допомагають прискорити процес біодизеля і одночасно збільшити вихід і якість біодизеля при менших витратах на обробку!
Ультразвуковий апарат промислового класу UIP2000hdT з елементом потоку FC2T500k для внутрішньої естерфікації біодизеля та переетерифікації.
Переваги ультразвукової переетерифікації біодизеля
- Вищі врожаї біодизеля завдяки покращеному змішуванню
- Підвищення якості біодизеля
- Використовуйте навіть найбіднішу нафту як сировину
- Безперервна вбудована обробка
- Менше метанолу
- Менш каталізатор
- Економія часу завдяки високошвидкісному перетворенню
- енергозбереження
- проста і безпечна робота
- Надійність і низьке обслуговування
- Висока продуктивність: робота 24/7 при повному навантаженні
"Ми дуже задоволені обладнанням і сервісом Хілера, і ми маємо намір включити технологію ультразвукового дослідження Хілешер у всі наші майбутні зусилля".
Тодд Стівенс, Талса Біопаливо
Ультразвук для виробництва біодизеля
Біодизель часто виробляється в реакторах періодичної дії. Ультразвукове перетворення біодизеля дозволяє безперервну вбудовану обробку. Ультразвукове дослідження може досягти виходу біодизеля понад 99%. Ультразвукові реактори скорочують час обробки від звичайної 1 до 4 годин періодичної обробки до менш ніж 30 секунд. Що ще важливіше, ультразвукове дослідження скорочує час поділу з 5 до 10 годин (використовуючи звичайну агітацію) до менш ніж 60 хвилин. Ультразвукове дослідження також допомагає зменшити кількість каталізатора, необхідного до 50% через підвищену хімічну активність у присутності кавітації. При використанні ультразвуку кількість необхідного надлишку метанолу також зменшується. Ще однією перевагою є отримане підвищення чистоти гліцерину.
Ультразвукове виробництво біодизеля крок за кроком:
- рослинна олія або тваринний жир змішується з метанолом (який утворює метиловий ефір) або етанолом (для етилового ефіру) та метоксидом натрію або калію або гідроксиду
- суміш нагрівається, наприклад, до температур від 45 до 65 ° С
- Нагріта суміш обробляється ультразвуком в рядку від 5 до 15 секунд
- гліцерин випадає або відокремлюється, використовуючи центрифуги
- перероблений біодизель промивають водою
Найчастіше ультразвукова обробка виконується при підвищеному тиску (від 1 до 3 бар, манометричний тиск) за допомогою живильного насоса та регульованого клапана зворотного тиску поруч із камерою потоку.
Промислове перетворення біодизеля не потребує багато ультразвукової енергії. Фактичну потребу в енергії можна визначити в настільному масштабі за допомогою, наприклад, ультразвукового процесора потужністю 1 кВт, такого як UIP1000hdT. Всі результати таких стендових випробувань можна масштабувати лінійно і без проблем. При необхідності доступні ультразвукові пристрої, сертифіковані ATEX, такі як UIP1000-Exd.
Hielscher постачає промислове ультразвукове обладнання для обробки біодизеля по всьому світу. З ультразвуковими процесорами потужністю до 16 кВт на один пристрій, немає обмежень у розмірі біодизельної установки або потужності обробки.
Витрати виробництва ультразвукового біодизеля
Ультразвукове дослідження є ефективним засобом для збільшення швидкості реакції та коефіцієнта конверсії в комерційному виробництві біодизеля. Витрати на ультразвукову обробку виникають головним чином внаслідок інвестицій на ультразвукове обладнання, комунальні витрати та обслуговування. Видатна енергоефективність ультразвукових апаратів Hielscher допомагає зменшити витрати на комунальні послуги і тим самим зробити цей процес ще більш екологічним. Отримані витрати на ультразвукове дослідження варіюються від 0,1ct до 1,0ct на літр (0,4ct до 1,9ct / галон) при використанні в комерційних масштабах.
Дізнайтеся більше про ефективність процесу та економічні переваги виробництва ультразвукового біодизеля!
Ультразвукове змішування зменшує питоме споживання енергії, що виробляє гідродинамічне магнітне змішування та змішувачі з високим зсувом на сьогоднішній день.
Невелика ультразвукова установка біодизеля
Ультразвукове дослідження може бути використано для перетворення нафти в біодизель у будь-якому масштабі. На малюнку нижче показана невелика масштабна установка для обробки 60-70 л (від 16 до 19 галонів). Це типова установка для початкових досліджень і демонстрації процесу.
Ультразвукова етерифікація та переетерифікація можуть бути запущені як пакетний або безперервний вбудований процес. Ця діаграма показує ультразвуковий пакетний процес для перетворення біодизеля.
Ультраакукатори 3х 1 кВт моделі 1000hdT з ультразвуковим проточним реактором з для високоефективного перетворення біодизеля.
- один ультразвуковий пристрій (наприклад, UIP500hdT або UIP1000hdT) з підсилювачем, сонотродом і стільниковим потоком
- лічильник потужності для вимірювання потужності та енергії
- Цистерна для обробки 80 л (пластик, наприклад, HDPE)
- нагрівальний елемент (від 1 до 2 кВт)
- Резервуар для премікса каталітичного 10 л (пластик, наприклад, HDPE)
- преміксер каталізатора (мішалка)
- насос (центрифуга, моно, коробка передач) прибл. Від 10 до 20л / хв. Від 1 до 3 бар
- клапан зворотного тиску для регулювання тиску в камері потоку
- манометр для вимірювання подачі тиску
Ультразвукові реактори для чудової обробки біодизеля
Hielscher Ultrasonics пропонує високопродуктивні ультразвукові процесори та реактори, які покращать виробництво біодизеля за рахунок підвищення врожайності біодизеля, поліпшення якості біодизеля, скорочення часу обробки та зниження виробничих витрат.
Малі та середні ультразвукові реактори для переетерифікації біодизеля
Для малого та середнього виробництва біодизеля до 9 тонн / год (2900 гал / год), Hielscher пропонує вам UIP500hdT (500 Вт), UIP1000hdT (1000 Вт), UIP1500hdT (1500 Вт) та UIP2000hdT (2000 Вт) як ультразвукові змішувачі з високим зсувом з проточними реакторами для надійної та ефективної переробки біодизеля. Ці чотири ультразвукові реактори дуже компактні, легко інтегрувати або модернізувати. Вони створені для важкої експлуатації в суворих умовах. Нижче ви знайдете рекомендовані установки реакторів для різних темпів виробництва.
|
тонн / год
|
Гал / час
|
|
|---|---|---|
| 1x UIP500hdT (500 Вт) |
0Від 25 до 0,5
|
Від 80 до 160
|
| 1x UIP1000hdT (1000 Вт) |
0.5 до 1.0
|
Від 160 до 320
|
| 1x UIP1500hdT (1500 Вт) |
0Від 75 до 1,5
|
Від 240 до 480
|
| 1x UIP2000hdT (2000 Вт) |
Від 1.0 до 2.0
|
Від 320 до 640
|
| 2x UIP2000hdT (2000 Вт) |
від 2,0 до 4,0
|
від 640 до 1280
|
| 4xUIP1500hdT (1500 Вт) |
Від 3.0 до 6.0
|
960 до 1920 рр
|
| 6x UIP1500hdT (1500 Вт) |
4,5 до 9,0
|
1440 до 2880
|
| 6x UIP2000hdT (2000 Вт) |
Від 6,0 до 12,0
|
1920 р. - 3840 р
|
Промислові біодизельні реактори з великою пропускною здатністю
Для промислової переробки біодизельних заводів Hielscher пропонує ультразвукові гомогенізатори UIP4000hdT (4 кВт), UIP6000hdT (6 кВт), 10000 (10 кВт) та UIP16000hdT (16 кВт)! Ці ультразвукові процесори призначені для безперервної обробки високих швидкостей потоку. UIP4000hdT, UIP6000hdT і UIP10000 можуть бути інтегровані в стандартні морські вантажні контейнери. Крім того, всі чотири моделі процесорів доступні в шафах з нержавіючої сталі. Вертикальна установка вимагає мінімального простору. Нижче наведено рекомендовані налаштування для типових темпів промислової обробки.
|
тонн / год
|
Гал / час
|
1x UIP6000hdT (6000 Вт) |
Від 3.0 до 6.0
|
960 до 1920 рр
|
|---|---|---|
| 3x UIP4000hdT (4000 Вт) |
Від 6,0 до 12,0
|
1920 р. - 3840 р
|
| 5x UIP4000hdT (4000 Вт) |
10.0 до 20.0
|
Від 3200 до 6400
|
3x UIP6000hdT (6000 Вт) |
від 9,0 до 18,0
|
Від 2880 до 5880
|
| 3x UIP10000 (10 000 Вт) |
15,0 до 30,0
|
Від 4800 до 9600
|
| 3x UIP16000hdT (16 000 Вт) |
24,0 до 48,0
|
7680 до 15360
|
| 5x UIP16000hdT |
40,0 до 80,0
|
Від 12800 до 25600
|
Зв'яжіться з нами! / Запитати нас!
Ультразвуковий апарат UIP16000hdT здатний переробляти біодизель 32MMGY.
Мороз & Салліван технології інновацій року
Hielscher Ultrasonics отримала престижну нагороду Frost and Sullivan Technology Innovation of the Year на знак визнання розробки компанією нової ультразвукової технології для виробництва біодизеля.
Натисніть тут, щоб дізнатись більше про премію Фрост і Салліван для біодизельних реакторів Hielscher Ultrasonics!
переэтерификация – Хімічне перетворення біодизеля
Виробництво біодизеля з рослинних олій (наприклад, сої, ріпаку, ятрофи, насіння соняшнику), водоростей, тваринних жирів, а також відходів кулінарних олій, передбачає каталізовану базою переетерифікацію жирних кислот метанолом або етанолом для отримання відповідних метилових ефірів або етилових ефірів. Гліцерин є неминучим побічним продуктом цієї реакції.
Рослинні олії як тваринні жири - це тригліцериди, що складаються з трьох ланцюгів жирних кислот, пов'язаних молекулою гліцерину. Тригліцериди - складні ефіри. Ефіри - це кислоти, як і жирні кислоти, з'єднані з алкоголем. Гліцерин (= гліцерин) - важкий спирт. У процесі перетворення ефіри тригліцеридів перетворюються на алкілові ефіри (= біодизель) за допомогою каталізатора (лугу) та спиртового реагенту, наприклад, метанолу, який дає метилові ефіри біодизеля. Метанол замінює гліцерин. Цей процес хімічного перетворення називається переетерифікацією.
Після переетерифікації гліцерин, який є більш важкою фазою, опуститься на дно. Біодизельне паливо, яке є легшою фазою, плаває зверху і може бути розділене, наприклад, графинами або центрифугами.
Підготовка біодизеля
Гідроксид калію (від 0,2 до 0,4 кг, каталізатор) розчиняється приблизно в. 8,5 л метанолу в резервуарі попереднього змішування каталізатора. Це вимагає перемішування преміксу каталізатора. Заправний резервуар заповнюється рослинним маслом 66 л. Масло нагрівається нагріваючим елементом від 45 до 65 ° С.
Переробка біодизелю
Коли каталізатор повністю розчиняється в метанолі, премікс каталізатора змішують з нагрітим маслом. Насос подає суміш на потік-камеру. За допомогою клапана зворотного тиску встановлюється тиск до 1-3барг (від 15 до 45 пічі). Рециркуляція через ультразвуковий біодизельний реактор повинна виконуватися протягом прибл. 20 хвилин За цей час масло перетворюється на біодизельне паливо. Після цього насос і ультразвук вимикаються. Гліцерин (важкова фаза) буде відділений від біодизелю (більш світла фаза). Відділення займає прибл. Від 30 до 60 хвилин. Коли розділення закінчиться, гліцерин можна злити.
Миття біодизеля
Оскільки перетворений біодизель містить домішки, потрібне промивання. Для промивання воду підмішують в біодизель. Ультразвукове дослідження може принести користь змішуванню біодизеля з водою. Це збільшує площу активної поверхні в результаті зменшення розміру крапель. Будь ласка, врахуйте, що дуже інтенсивна ультразвукова обробка може зменшити краплі води до розміру, що утворюється майже стабільна емульсія, яка потребує відділення спеціальних засобів (наприклад, центрифуги).
Біодизельний завод
Блок-схема нижче показує типову установку для потокової ультразвукової обробки нафти, метанолу та каталізатора для перетворення в біодизельне паливо.
Ультразвукова етерифікація та переетерифікація можуть бути запущені як пакетний або безперервний вбудований процес. Діаграма показує ультразвуковий вбудований процес переетерфування біодизеля (FAME).
Безперервна обробка та відділення біодизеля
В установці для безперервної обробки біодизеля та безперервної сепарації нагріте масло та премікс каталізатора безперервно змішуються разом за допомогою регульованих насосів. Вбудований статичний змішувач покращує однорідність подачі до ультразвукового реактора. Суміш масла / каталізатора проходить клітину потоку, де вона піддається ультразвуковій кавітації приблизно від 5 до 30 секунд. Клапан зворотного тиску використовується для контролю тиску в камері потоку. Ультразвукова суміш надходить у колонку реактора зверху. Обсяг колони реактора розрахований на те, щоб дати приблизно 1 годину часу утримання в колонці. За цей час реакція переетерифікації завершується. Прореагувана суміш гліцерину / біодизеля перекачується в центрифугу, де вона розділяється на фракції біодизеля та гліцерину. Постобробка включає відновлення метанолу, промивання та сушіння, а також може здійснюватися постійно.
Ця установка виключає партії біодизельних реакторів, звичайні мішалки та великі резервуари-сепаратори.
Швидкість реакції переостереювання біодизелю
На діаграмах нижче показані типові результати переетерифікації рапсового масла (промислового сорту) метоксидом натрію (зліва) і гідроксидом калію (праворуч). Для обох випробувань контрольний зразок (синя лінія) піддавався інтенсивному механічному змішуванню. Червона лінія представляє ультразвуковий зразок ідентичної рецептури щодо співвідношення об'єму, концентрації каталізатора та температури. Горизонтальна вісь показує час після змішування або ультразвукової обробки відповідно. Вертикальна вісь показує обсяг гліцерину, який осідав на дні. Це простий засіб вимірювання швидкості реакції. На обох діаграмах ультразвуковий зразок (червоний) реагує набагато швидше, ніж контрольний зразок (синій).
Порівняння ультразвукового (червоний графік) та звичайного змішування (синій графік) для виробництва біодизеля – використання з метоксидом натрію (зліва) і гідроксидом калію (праворуч) в якості каталізаторів.
Посилання на постачання біодизелю
Натисніть тут для посилань на постачальників насосів та цистерн для індустрії біодизеля.
Інформація про хімічну та безпеку
Будь ласка, уважно прочитайте наведену нижче інформацію, щоб запобігти ускладнення та несприятливі наслідки для здоров'я.
Біодизель хімічних речовин
Метанол токсичний. Це може спричинити погіршення нервування в результаті тривалого вживання. Це також може бути адсорбоване шкірою. Якщо бляпала в очі, це може спричинити сліпоту, а метанол може бути фатальним при проковтненні. З цієї причини вживайте необхідні запобіжні заходи під час обробки метанолу. Рекомендується використовувати хороший респіратор, фартух та гумові рукавички.
Гідроксид калію (КОН) є токсичним та викликає спалення шкіри при контакті. Необхідна хороша вентиляція.
Переконайтеся, що робоче середовище є щедрим і ретельно вентильованим, щоб випалити дим. Респіратори пари з картриджем не ефективні проти метанолових парів. Система постачання повітря (SCBA — Самозахищений дихальний апарат) забезпечує кращий захист від парів метанолу.
Частини біодизеля та гуми
Тривалість роботи на 100% бензиновий дизельне пальне може призвести до ускладнень для змочених резинових частин (насос, шланги, кільця) двигуна. Заміна сталевими деталями або важкою гумою може усувати цю проблему. Крім того, ви можете змішувати прибл. 25% звичайного (викопного) дизельного палива у ваш біодизель, щоб запобігти ускладненням.
Література/довідники
- 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 Ультразвук виробляє високоемоціивні ультразвукові гомогенізатори з Лабораторія до промислових розмірів.