Від UCO до біодизеля за допомогою ультразвукових реакторів

Відпрацьована кулінарна олія (ВАО) стала однією з найпривабливіших сировинних ресурсів для сталого виробництва біодизеля. Перетворення UCO в біодизель або метиловий ефір використаної кулінарної олії допомагає зменшити кількість відходів, знижує витрати на сировину та підтримує більш кругову економію палива. Для виробників біодизеля, які шукають ефективну технологію переробки, ультразвукові біодизельні реактори Hielscher пропонують потужне рішення для інтенсифікації процесів переетерифікації та етерифікації.

Ультразвукові біодизельні реактори Hielscher широко використовуються для поліпшення перетворення недорогих олій і жирів у високоякісний біодизель. Створюючи інтенсивне перемішування на мікроскопічному рівні, ультразвукова кавітація прискорює хімічні реакції, покращує масообмін між незмішуваними фазами і допомагає виробникам досягти швидкого, надійного і масштабованого виробництва біодизеля.

UCOME – Біодизель з відпрацьованих масел

UCOME розшифровується як метиловий ефір відпрацьованої кулінарної олії. Це біодизельне паливо, яке виробляється шляхом перетворення відпрацьованих кулінарних олій на метиловий ефір жирних кислот за допомогою хімічної реакції з метанолом. Оскільки UCO є переробленою сировиною, UCOME є особливо привабливим як з економічної, так і з екологічної точки зору.
Порівняно з первинними рослинними оліями, ОЖК має явні економічні переваги, але вона також створює певні труднощі в переробці. Використана кулінарна олія часто містить:

• Вільні жирні кислоти (ВЖК)
• Вода
• Харчові залишки та забруднення
• Продукти окислення
• Змінний склад залежно від джерела та історії використання

Ці фактори роблять ефективність процесу та продуктивність реактора особливо важливими. Саме тут ультразвукові біодизельні реактори пропонують значні переваги.

 

 

Як ультразвукові біодизельні реактори покращують перетворення UCO в UCOME

Традиційне виробництво біодизеля часто покладається на механічне перемішування і нагрівання для контакту олії, спирту і каталізатора. Оскільки олія і метанол погано змішуються, звичайні реактори можуть страждати від повільної швидкості реакції, неповного перетворення, більшого споживання хімічних речовин і тривалого часу перебування в реакторі.
Ультразвукові реактори Хільшера використовують ультразвук високої інтенсивності для створення кавітації в рідині. Кавітація створює мікроскопічні зони змішування з надзвичайно високими силами зсуву. Це розбиває метанол на дуже дрібні краплі в масляній фазі і створює набагато більшу міжфазну область для реакції.

Результатом є високоінтенсивний процес виробництва біодизеля з важливими перевагами:

• Швидша переетерифікація та етерифікація
• Підвищення ефективності конверсії
• Краще використання метанолу та каталізатора
• Скорочення часу реакції
• Можливість безперервної потокової обробки
• Легке масштабування від пілотного до промислового виробництва

Для сировини UCO з підвищеним вмістом FFA ультразвук особливо корисний, оскільки він покращує як кислотно-каталітичну етерифікацію, так і основно-каталітичну переетерифікацію.

Від UCO до біодизеля: Огляд процесу

Перетворення використаної кулінарної олії в біодизель, як правило, включає кілька технологічних етапів. Ультразвукові біодизельні реактори Hielscher можуть бути інтегровані в одно- або двоступеневі технологічні схеми залежно від якості сировини.

Типовий процес перетворення UCO на біодизель включає в себе наступні етапи:

• Збір та зберігання відпрацьованої олії
• Фільтрація для видалення твердих частинок і частинок їжі
• Сушіння або зневоднення для зменшення вмісту вологи
• Аналіз FFA для визначення необхідного маршруту реакції
• Естерифікація вільних жирних кислот при високому вмісті FFA
• Переетерифікація метанолом з утворенням метилових естерів
• Розділення біодизеля та гліцерину
• Промивання або сухе очищення біодизеля
• Фінальне полірування для досягнення специфікацій якості палива

Коли присутні високі рівні FFA, попередня обробка етерифікації часто використовується для перетворення вільних жирних кислот у складні ефіри перед основним етапом переетерифікації. Ультразвукова обробка може прискорити обидва етапи та підвищити загальну продуктивність заводу. Дізнайтеся більше про двоступеневе перетворення біодизеля за допомогою ультразвуку!

Чому ультразвукові реактори Hielscher добре підходять для біодизеля UCOME

Ультразвукові реактори Hielscher призначені для промислової обробки рідин і особливо ефективні в біодизельному виробництві, де змішування рідини з рідиною контролює швидкість реакції. Замість того, щоб залежати лише від об'ємного перемішування, ультразвук створює інтенсивну локалізовану енергію саме там, де вона необхідна.
Це дає виробникам кілька практичних переваг.

• Відмінне змішування олії та метанолу
  Одним з ключових обмежень у виробництві біодизеля є погана змішуваність нафти і метанолу. Ультразвукові реактори Hielscher створюють дуже тонку емульсію, що значно покращує контакт між реагентами. Кращий контакт означає швидшу кінетику реакції та вищу конверсію.
• Висока продуктивність зі складною сировиною
  UCO не є однорідною сировиною. Вміст води, рівень FFA і забруднення можуть змінюватися від партії до партії. Реактори Хільшера допомагають компенсувати ці відмінності, інтенсифікуючи реакційне середовище, роблячи процес більш надійним і адаптивним.
• Скорочення часу перебування
  Оскільки ультразвук прискорює етерифікацію та переетерифікацію, виробники часто можуть досягти цільової конверсії за менший час, ніж у звичайних системах з перемішуванням. Це може зменшити вимоги до об'єму реактора і збільшити пропускну здатність.
• Безперервна робота в потоці
  Ультразвукові біодизельні реактори Hielscher ідеально підходять для безперервного процесу. Вбудовані конфігурації реакторів підтримують стабільне виробництво з відтворюваною якістю, що є дуже цінним для комерційних біодизельних заводів.
• Просте масштабування
  Основною перевагою технології Хільшера є лінійне масштабування. Параметри процесу, встановлені в лабораторних або пілотних випробуваннях, можуть бути більш передбачувано перенесені на більші виробничі системи. Це зменшує ризик розробки та спрощує планування розширення.
• Промислова надійність
  Системи Hielscher призначені для складних промислових умов експлуатації. Для виробників біодизеля це означає надійну роботу реактора, відтворюваність результатів і сумісність з автоматизованими технологічними лініями.
• Виробництво біодизеля за стандартами ASTM D6751 та EN 14214
  Комерційні виробники біодизеля часто орієнтуються на специфікації якості палива, такі як ASTM D6751 та EN 14214. Ці стандарти визначають критичні властивості, включаючи вміст складних ефірів, в'язкість, температуру спалаху, кислотне число, вміст води, стійкість до окислення, граничний вміст забруднювачів і рівень гліцерину.

 
Прочитайте, як біодизель, отриманий за допомогою ультразвуку, працює на дизельних двигунах внутрішнього згоряння!

Ультразвукові біодизельні реактори Hielscher використовуються у процесах виробництва біодизеля, призначених для досягнення якості палива відповідно до стандартів ASTM D6751 та EN 14214. У своєму дослідженні, опублікованому в 2020 році, Бастанте-Саес та його колеги продемонстрували, що біодизель, вироблений з відходів жирів для шашлику за допомогою ультразвукового реактора Хільшера, дав високий вихід метилового ефіру жирних кислот (FAME). Вміст МЕЖК був вищим (97,42% мас. для курячого жиру і 96,98 для яловичого жиру), ніж мінімальний поріг, встановлений європейським регламентом EN 14214 (тобто, 96,5% мас.).

 

 

Малі біодизельні установки для фермерських господарств та автономних користувачів

У деяких країнах або регіонах регулювання біодизеля обмежене або взагалі не застосовується для малих приватних користувачів. Фермери та власники обладнання можуть виробляти невеликі кількості біодизеля з відпрацьованої олії для використання на місці в тракторах, генераторах, обігрівачах та іншому дизельному обладнанні.
У цих випадках метою часто є практична заміна палива, а не сертифікований комерційний продаж. Ультразвукові біодизельні реактори також можуть бути привабливими для такого децентралізованого виробництва, оскільки вони пропонують:

• Швидкий час реакції
• Ефективна конверсія за допомогою компактного обладнання
• Хороша придатність для змінної сировини з відпрацьованих олив
• Зменшення залежності від великих резервуарів для перемішування
• Потенціал для модульних схем обробки

Водночас важливо чітко зазначити, що неспецифічний біодизель може не підходити для всіх двигунів, не відповідати місцевим законодавчим вимогам, а також може мати проблеми зі зберіганням, сумісністю матеріалів, викидами або гарантійними зобов'язаннями двигуна. Там, де існують стандарти на біодизель, паливо повинно бути протестоване і вироблене відповідно до них перед використанням у регульованих сферах застосування або дорожніх транспортних засобах.

 

 

Економічні переваги виробництва ультразвукового біодизеля від UCO

Вартість сировини є однією з найбільших змінних в економіці біодизеля. Оскільки використана кулінарна олія, як правило, дешевша за рафіновані рослинні олії, вона має значний потенціал для економії коштів. Однак ця економія може бути втрачена, якщо процес є повільним, хімічно неефективним або нездатним впоратися з мінливістю сировини.
Ультразвукові біодизельні реактори Hielscher допомагають захистити прибутковість за рахунок підвищення ефективності реакції та продуктивності заводу. Потенційні економічні переваги включають:

• Краще використання дешевої сировини UCO
• Підвищена пропускна здатність
• Скорочення часу реакції
• Нижчий попит на енергію, пов'язаний зі змішуванням, порівняно зі сценаріями неефективного перемішування навалом
• Покращена узгодженість процесів
• Легша інтеграція в безперервні виробничі лінії

Для виробників, які прагнуть масштабувати виробництво біодизеля з відпрацьованої олії, таке поєднання гнучкості сировини та інтенсифікації процесу може бути дуже цінним.

Перетворіть UCO в біодизель UCOME ефективно з ультразвуковими реакторами Hielscher!

Перетворення відпрацьованої кулінарної олії на UCOME - це розумний спосіб створити відновлюване паливо з відходів, одночасно підвищуючи стійкість і знижуючи витрати на сировину. Оскільки переробляти ОЖК часто складніше, ніж первинну олію, реакторна технологія відіграє вирішальну роль у досягненні ефективного та надійного виробництва біодизеля.
Ультразвукові біодизельні реактори Hielscher інтенсифікують реакцію між олією та метанолом за допомогою кавітаційного змішування та масообміну. Це забезпечує швидшу етерифікацію та переетерифікацію, кращу обробку змінної сировини UCO та масштабоване потокове виробництво біодизеля.
Для комерційних виробників ультразвукові системи Hielscher використовуються в біодизельних процесах, призначених для виробництва палива, що відповідає вимогам ASTM D6751 та EN 14214. Для фермерів і невеликих користувачів у країнах, де немає норм щодо біодизеля, ультразвукові реактори також можуть підтримувати компактне виробництво невеликих кількостей біодизеля для використання на місцевому обладнанні, визнаючи при цьому, що неспецифічне паливо слід використовувати обережно і відповідно до місцевих вимог і сумісності з двигуном.
Якщо ваша мета - ефективне виробництво UCO до UCOME, ультразвукові біодизельні реактори Hielscher пропонують потужну та масштабовану технологічну платформу для сучасної переробки біодизеля.

У таблиці нижче наведено приблизну технологічну потужність ультразвукових біодизельних реакторів Hielscher:

Витрата	Міць
20 – 100 л/год	1 кВт
80 – 400 л/год	4x1 кВт
0.3 – 1,5 м³/год	4x4 кВт
2 – 10м³/год	6x16 кВт
20 – 100м³/год	62x16 кВт

Чому Hielscher - це надійний вибір для виробників біодизеля?

Hielscher визнаний за промислову ультразвукову технологію, розроблену для реальних технологічних застосувань. У виробництві біодизеля ультразвукові реактори Hielscher забезпечують практичний шлях до інтенсифікації конверсії UCO, покращення змішування метанолу з олією та підтримки ефективного виробництва біодизеля з відпрацьованих масел і жирів.

Основні причини, чому виробники обирають Hielscher:

• Перевірена ультразвукова експертиза
• Конструкції вбудованих реакторів для безперервного виробництва біодизеля
• Придатність до етерифікації та переетерифікації
• Потужний шлях масштабування від лабораторії до виробництва
• Надійне обладнання для промислового середовища
• Ефективна переробка складної сировини, наприклад, відпрацьованої кулінарної олії

Проектування, виробництво та консалтинг – Якість зроблено в Німеччині

Ультразвукові апарати Hielscher добре відомі своїми найвищими стандартами якості та дизайну. Надійність і простота експлуатації дозволяють плавно інтегрувати наші ультразвукові апарати в промислові об'єкти. З важкими умовами та вимогливими умовами легко справляються ультразвукові апарати Hielscher.

Hielscher Ultrasonics є сертифікованою компанією ISO і приділяє особливу увагу високопродуктивним ультразвуковим апаратам, які відрізняються найсучаснішими технологіями та зручністю для використання. Звичайно, ультразвукові апарати Hielscher відповідають вимогам CE та відповідають вимогам UL, CSA та RoHs.

---

---

Література / Список літератури

• J. Sáez-Bastante, M. Carmona-Cabello, S. Pinzi, M.P. Dorado (2020): Recycling of kebab restoration grease for bioenergy production through acoustic cavitation. Renewable Energy, Volume 155, 2020. 1147-1155.
• M. Maghami, S.M. Sadrameli, B. Ghobadian (2015): Production of biodiesel from fishmeal plant waste oil using ultrasonic and conventional methods. Applied Thermal Engineering, Volume 75,
  2015. 575-579.
• Veera Gnaneswar Gude, Georgene Elizabeth Grant (2013): Biodiesel from waste cooking oils via direct sonication. Applied Energy, Volume 109, 2013. 135-144.
• Medeiros, Eliane; Vieira, Bruno; Pereira, Cláudio; Nadaleti, Willian; Quadro, Maurizio; Andreazza, Robson (2019): Production of biodiesel using oil obtained from fish processing residue by conventional methods assisted by ultrasonic waves: Heating and stirring. Renewable Energy 2019.
• Abdullah, C. S. ; Baluch, N.; Mohtar S. (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi (Sciences ; Engineering) 77:5; 2015. 155-161.
• 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.
• Darwin, Sebayan; Agustian, Egi; Praptijanto, Achmad (2010): Transesterification Of Biodiesel From Waste Cooking Oil Using Ultrasonic Technique. International Conference on Environment 2010 (ICENV 2010).

Поширені запитання

Чи можна використовувати біодизель для сільськогосподарської техніки?

Так. Сільськогосподарська техніка з дизельними двигунами із запалюванням від стиснення зазвичай може використовувати біодизельні суміші, і багато виробників схвалюють такі суміші, як B5 або B20; більш високі суміші залежать від конкретного двигуна, матеріалів паливної системи та рекомендацій виробника.

Які двигуни можуть працювати на біодизелі?

Біодизель призначений для дизельних двигунів, особливо двигунів із запалюванням від стиснення, що використовуються в транспортних засобах, генераторах та сільськогосподарській техніці. На практиці практично всі дизельні двигуни можуть працювати на біодизельних сумішах з низьким вмістом біодизеля, тоді як використання більш високих сумішей або чистого біодизеля (B100) вимагає сумісності з двигуном і схвалення виробника.

Що таке американський стандарт ASTM D6751?

ASTM D6751 - це американська специфікація на біодизельне паливо B100, призначене для змішування з середньодистилятними паливами. Він визначає необхідні властивості палива і охоплює сорти S15 і S500, що відповідають максимальному вмісту сірки 15 ppm і 500 ppm.

Що таке біодизель UCOME?

UCOME означає метиловий ефір відпрацьованої кулінарної олії. Це метиловий ефір жирних кислот, який отримують шляхом перетворення відпрацьованої кулінарної олії в метиловий ефір, зазвичай для використання в якості замінника дизельного палива або компонента сумішевого палива.

Чи підходить UCOME як компонент для змішування з біомазутом?

Так. UCOME вже використовується на комерційній основі як компонент сумішей у морських біопаливах, наприклад, у сумішах з мазутом з дуже низьким вмістом сірки (VLSFO). Його придатність залежить від якості палива, стабільності, сумісності та відповідності відповідним специфікаціям суднового палива і вимогам до поводження з ним.