Ultrasonik ravishda takomillashtirilgan (Trans-) Esterifikatsiya orqali biyodizel

Biyodizel asosiy katalizator yordamida transesterifikatsiya orqali sintezlanadi. Ammo, agar tarkibida erkin yog 'kislotasi yuqori bo'lgan past navli chiqindi sabzavot kabi xom ashyo ishlatilsa, kislota-katatliz yordamida esterifikatsiyani kimyoviy davolash bosqichi talab qilinadi. Ultrasonikatsiya va uning sonokimyoviy va sonomexanik ta'siri ikkala reaktsiya turiga hissa qo'shadi va biyodizel konversiyasining samaradorligini keskin oshiradi. Ultratovushli biodizel ishlab chiqarish an'anaviy biodizel sinteziga qaraganda ancha tezroq bo'lib, biyodizelning rentabelligi va sifatini oshiradi va metanol va katalizator kabi reagentlarni tejaydi.

Quvvatli ultratovush yordamida biodizel konversiyasi

Biodizel uchun yog 'kislotasi efirlari o'simlik moylari va hayvon yog'larini transesterifikatsiya qilish yo'li bilan ishlab chiqariladi (masalan, yog' yog'i). Transesterifikatsiya reaktsiyasi paytida glitserol komponenti metanol kabi boshqa spirt bilan almashtiriladi. Ko'p miqdorda erkin yog 'kislotalari bo'lgan xom ashyo zaxiralari, masalan, chiqindi o'simlik moylari (WVO), sovun hosil bo'lishining oldini olish uchun kislota esterifikatsiyasini oldindan davolashni talab qiladi. Ushbu kislota kataliz jarayoni odatdagi partiyalar usuli bilan amalga oshirilganda juda sekin reaktsiya hisoblanadi. Sekin esterifikatsiya jarayonini tezlashtirish uchun echim kuchli ultratovushni qo'llashdir. Sonikatsiya reaktsiya tezligi, konversiyasi va biodizel rentabelligini sezilarli darajada yaxshilaydi, chunki yuqori quvvatli ultratovush ultratovush tekshiruvining kimyoviy ta'sirlari kislota katalizini kuchaytiradi va kuchaytiradi. Ultrasonik kavitatsiya sonomekanik kuchlarni, ya'ni yuqori qirqish bilan aralashtirishni, shuningdek sonoximyoviy energiyani ta'minlaydi. Ushbu ultratovush ta'sirining ikkala turi (sonomexanik va sonokimyoviy) kislota-katalizlangan esterifikatsiyani kamroq katalizator talab qiladigan tezkor reaktsiyaga aylantiradi.

Ma'lumot so'rovini




Bizning e'tibor bering Maxfiylik siyosati.


3x UIP1000hdT ultrasonicators for highly efficient biodiesel transesterification

Ultrasonik aralashtirish biodizelning konversiya tezligini yaxshilaydi, rentabellikni oshiradi va ortiqcha metanol va katalizatorni tejaydi. UIP1000hdT Inline ishlov berish uchun (har biri 1 kVt ultratovush quvvati).

Ultrasonic transesterification improves biodiesel conversion.

Sonikatsiyadan foydalanib triglitseridlarni biodizelga (FAME) transesterifikatsiyasi tezlashtirilgan reaksiya va sezilarli darajada yuqori samaradorlikka olib keladi.

Qanday qilib ultratovushli biodizel konversiyasi ishlaydi?

Transesterifikatsiyada (ba'zida alkogoliz deb ham ataladi) va esterifikatsiyadagi turli xil fazalar orasidagi ultratovush aralashtirishni kuchayishiga, shuningdek issiqlik va massani ko'paytirishga asoslangan. Ultrasonik aralashtirish akustik kavitatsiya printsipiga asoslanadi, bu suyuqlikdagi vakuum pufakchalarini kiritish natijasida yuzaga keladi. Akustik kavitatsiya yuqori siljish kuchlari va turbulentliklar, shuningdek juda yuqori bosim va harorat farqlari bilan ajralib turadi. Ushbu kuchlar transesterifikatsiya / esterifikatsiyaning kimyoviy reaktsiyasini rivojlantiradi va massa va issiqlik uzatishni kuchaytiradi va shu bilan biodizel konversiyasining reaktsiyasini sezilarli darajada yaxshilaydi.
Biodizelni konversiyalash paytida ultratovushni qo'llash ilmiy va sanoat tomonidan jarayon samaradorligini oshirish uchun isbotlangan. Jarayon samaradorligining yaxshilanishi energiya sarfi va ekspluatatsion xarajatlarning pasayishi, spirtli ichimliklar iste'molining kamayishi (ya'ni metanol), kamroq katalizator va reaktsiya vaqtining sezilarli darajada qisqarishi bilan bog'liq. Isitish uchun energiya narxi bekor qilinadi, chunki tashqi isitish uchun talab yo'q. Bundan tashqari, biodizel va glitserol o'rtasidagi fazani ajratish, fazalarni ajratish vaqtining qisqarishi bilan sodda. Biodizel ishlab chiqarishda ultratovushni tijorat maqsadlarida ishlatishning muhim omili - bu har qanday hajmgacha bo'lgan oddiy o'lchov, ishonchli va xavfsiz ishlash, shuningdek ultratovush uskunasining mustahkamligi va ishonchliligi (sanoat standarti, uzluksiz ishlashga qodir) 365 to'liq yuk ostida).

Hielscher ultrasonic reactor for biodiesel transesterification with superior process efficiency

Inline biodizelni esterifikatsiya qilish va transesterifikatsiya qilish uchun oqim xujayrasi bo'lgan ultratovushli sanoat tizimi.

Process chart showing the biodiesel process in continuous flow mode. Ultrasound can improve esterification and transesterification significantly.

Ultrasonik esterifikatsiya va transesterifikatsiya ommaviy yoki uzluksiz inline jarayoni sifatida ishlatilishi mumkin. Diagrammada biodizel (FAME) transesterifikatsiyasi uchun ultratovushli inline jarayoni ko'rsatilgan.


Process chart showing the biodiesel process in batch mode. Ultrasound can improve esterification and transesterification significantly.

Ultrasonik esterifikatsiya va transesterifikatsiya ommaviy yoki uzluksiz inline jarayoni sifatida ishlatilishi mumkin. Ushbu jadval biyodizelni konvertatsiya qilish uchun ultratovushli partiyani jarayonini ko'rsatadi.

Ma'lumot so'rovini




Bizning e'tibor bering Maxfiylik siyosati.


Kislota va asosli katalizlangan reaksiya bosqichlarini qo'llash orqali ultratovush yordamida ikki bosqichli biodizel konversiyasi

Yuqori darajadagi FFA tarkibiga ega bo'lgan xomashyolar uchun biyodizel ishlab chiqarish ikki bosqichli jarayonda kislota yoki asos katalizli reaktsiya sifatida amalga oshiriladi. Ultratovush ikki turdagi reaktsiyaga, ya'ni kislota-katalizlangan esterifikatsiyaga va baz-katalizli transesterifikatsiyaga yordam beradi:

Ultratovush yordamida kislota-katalizlangan esterifikatsiya

Xomashyo tarkibidagi ortiqcha yog 'kislotalarini davolash uchun esterifikatsiya jarayoni zarur. Sulfat kislota odatda kislota katalizatori sifatida ishlatiladi.

  • Xom ashyoni ifloslantiruvchi moddalar va suvdan filtrlash va tozalash orqali tayyorlang.
  • Metanolda katalizatorni, ya'ni oltingugurt kislotasini eritib oling. Xom oldindan aralashmani olish uchun katalizator / metanol va xom ashyoning issiqlik almashinuvchisi va statik aralashtirgich orqali oziqlantiruvchi oqimi.
  • Katalizator va xom ashyoning oldingi aralashmasi to'g'ridan-to'g'ri ultratovushli reaktsiya kamerasiga kiradi, bu erda ultra nozik aralashtirish va sonokimyo kuchga kiradi va erkin yog 'kislotalari biyodizelga aylanadi.
  • Nihoyat, mahsulotni suvdan tozalang va uni ikkinchi bosqichda - ultratovushli transesterifikatsiyani iste'mol qiling. Kislotali nam metanol qayta tiklangandan so'ng quritiladi va qayta ishlatishga tayyor neytrallashtiriladi.
  • Xom-ashyolarni o'z ichiga olgan juda yuqori FFA uchun, transesterifikatsiya bosqichidan oldin FFAni o'rtacha darajaga tushirish uchun resirkulyatsiyani o'rnatish talab qilinishi mumkin.

Kislota katalizatori yordamida esterifikatsiya reaktsiyasi:
FFA + Spirtli ichimliklar → Ester + Suv

Ultratovush yordamida asosiy katalizli transesterifikatsiya

Hozir oz miqdordagi FFAga ega bo'lgan xomashyo to'g'ridan-to'g'ri transesterifikatsiya bosqichiga etkazilishi mumkin. Odatda katalizator sifatida natriy gidroksidi yoki kaliy gidroksidi (NaOH, KOH) ishlatiladi.

  • Katalizatorni, ya'ni kaliy gidroksidni metanolda eritib, katalizator / metanol va oldindan ishlangan xomashyo oqimlarini statik aralashtirgich orqali oziqlantirib, xom aralashmani oling.
  • Kavitatsion yuqori siljish bilan aralashtirish va sonokimyoviy ishlov berish uchun to'g'ridan-to'g'ri ultratovush reaktsiyasi kamerasiga oldindan aralashmani yuboring. Ushbu reaktsiyaning mahsulotlari alkil esterlari (ya'ni, biodizel) va glitserindir. Glitserinni cho'ktirish yoki santrifüj bilan ajratish mumkin.
  • Ultrasonik ravishda ishlab chiqarilgan biyodizel yuqori sifatli bo'lib, metanol va katalizatorni tejash orqali tez, energiya tejaydigan va tejamli ishlab chiqariladi.

Bazal katalizator yordamida transesterifikatsiya reaktsiyasi:
Yog '/ Yog' + Spirtli ichimliklar → Biyodizel + Gliserol

Metanoldan foydalanish & Metanolni qayta tiklash

Metanol biodizel ishlab chiqarish jarayonida asosiy komponent hisoblanadi. Ultratovush bilan boshqariladigan biodizel konversiyasi metanoldan sezilarli darajada foydalanishni kamaytirishga imkon beradi. Agar siz hozirda "metanolni ishlatish haqida o'ylamayman, chunki men uni baribir tiklayman", deb o'ylab ko'rsangiz, bug'lanish bosqichi uchun sarflanadigan juda katta energiya xarajatlarini ko'rib chiqing (masalan, distillash ustunidan foydalanib). metanolni ajratish va qayta ishlash uchun zarur.
Metanol, odatda, biodizel va glitserinni ikki qatlamga bo'linib, reaktsiyaning teskarisini oldini olgandan so'ng olinadi. Keyin metanol tozalanadi va jarayonning boshiga qadar qayta ishlanadi. Biodizelni ultratovushli esterifikatsiya va transesterifikatsiya qilish orqali ishlab chiqarish orqali siz metanoldan foydalanishni keskin kamaytira olasiz va shu bilan metanolni tiklash uchun juda katta energiya sarfini kamaytirasiz. Hielscher ultratovushli reaktorlaridan foydalanish metanolning kerakli miqdorini 50% gacha kamaytiradi. 1: 4 yoki 1: 4,5 (yog ': metanol) orasidagi mol nisbati Hielscher ultratovush aralashmasidan foydalanganda ko'pchilik xomashyo uchun etarli.

Process chart showing the biodiesel processing steps. Ultrasound can improve esterification and transesterification significantly.

Ultrasonik esterifikatsiya - bu oldindan davolash bosqichi, bu past darajadagi xom ashyoni yuqori darajadagi FFA tarkibidagi efirlarga tushirdi. Ultrasonik transesterifikatsiyaning 2-bosqichida triglitseridlar biodizelga (FAME) aylanadi.

Ma'lumot so'rovini




Bizning e'tibor bering Maxfiylik siyosati.


Biyodizelni konversiyalash samaradorligini ultratovush bilan oshirish – Ilmiy jihatdan tasdiqlangan

Ko'pgina tadqiqotchilar guruhi biodizelning ultratovush transesterifikatsiyasi mexanizmi va ta'sirini o'rganib chiqdi. Masalan, Sebayan Darvinning tadqiqot guruhi ultratovushli kavitatsiya kimyoviy faollikni oshirganligini va reaktsiya tezligini sezilarli darajada ko'paygan ester hosil bo'lishini ko'rsatdi. Ultrasonik texnika transesterifikatsiya reaktsiyasi vaqtini 5 minutgacha qisqartirdi – aralashtirishni mexanik qayta ishlash uchun 2 soatga nisbatan. Ultrasonik usulda triglitseridni (TG) FAMEga aylantirish metanol bilan yog 'molar nisbati 6: 1 va katalizator sifatida 1% og'irlikdagi natriy gidroksid bilan 95,6929% massani oldi. (Qarang: Darvin va boshq. 2010)

Biodizelni qayta ishlash uchun o'rta va katta hajmli ultratovush tekshirgichlari

Hielscher ultratovush’ biyodizelni har qanday hajmda samarali ishlab chiqarish uchun kichik va o'rta hajmdagi ultratovushli protsessorlarni etkazib beradi. Har qanday miqyosda ultratovush tizimini taklif qiluvchi Hielscher ham kichik ishlab chiqaruvchilar, ham yirik kompaniyalar uchun ideal echimni taklif qilishi mumkin. Ultratovushli biodizel konversiyasi ommaviy yoki uzluksiz inline jarayon sifatida ishlatilishi mumkin. O'rnatish va ishlatish sodda, xavfsiz va yuqori sifatli biodizelning yuqori sifatli natijalarini beradi.
Quyida bir qator ishlab chiqarish stavkalari uchun tavsiya etilgan reaktor moslamalarini topasiz.

tonna / soat
gal / soat
1x UIP500hdT
0.25 0,5
80 160
1x UIP1000hdT
0.5 uchun 1.0
160 320
1x UIP1500hdT
0.75 1,5
240 480
2x UIP1000hdT
1.0 2.0
320 640
2x UIP1500hdT
1,5 3,0
480 uchun 960
4x UIP1500hdT
3.0 uchun 6.0
960 uchun 1920
6x UIP1500hdT
4,5 9,0
1440 2880

Biz bilan bog'lanish! Bizdan so'rang!

Qo'shimcha ma'lumotni so'rang

Iltimos, ultratovush protsessorlari, ilovalari va narxlari to'g'risida qo'shimcha ma'lumot olish uchun quyidagi shakldan foydalaning. Jarayoningizni siz bilan muhokama qilishdan va sizning talablaringizga javob beradigan ultrasonik tizimni taklif qilishdan mamnun bo'lamiz!









Iltimos, bizning e'tibor bering Maxfiylik siyosati.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics laboratoriya, uchuvchi va sanoat miqyosida dasturlarni aralashtirish, tarqatish, emulsifikatsiya va ekstraktsiya qilish uchun yuqori samarali ultratovushli homogenizatorlarni ishlab chiqaradi.



Adabiyotlar / Adabiyotlar


Bilishingiz kerak bo'lgan dalillar

biyodizel ishlab chiqarish

Biodizel trigitseridlarni transesterifikatsiya deb ataladigan kimyoviy reaktsiya orqali erkin yog'li metil efirga (FAME) aylantirganda hosil bo'ladi. Transesterifikatsiya reaktsiyasi paytida o'simlik moylari yoki hayvon yog'laridagi trigliseridlar katalizator (masalan, kaliy gidroksidi yoki natriy gidroksidi) ishtirokida birlamchi spirt (masalan, metanol) bilan reaksiyaga kirishadi. Ushbu reaktsiyada alkil esterlari o'simlik moyi yoki hayvon yog'i xom ashyosidan hosil bo'ladi. Triglitseridlar glitseridlar bo'lib, ularda glitserol yog 'kislotalari deb ataladigan uzun zanjirli kislotalar bilan esterfiyalanadi. Ushbu yog 'kislotalari o'simlik yog'i va hayvon yog'larida juda ko'p. Biyodizel turli xil xom ashyolardan, masalan, bokira o'simlik moylari, chiqindi o'simlik moylari, ishlatilgan qovurilgan yog'lar, yog 'va cho'chqa yog'i kabi hayvon yog'laridan ishlab chiqarilishi mumkinligi sababli, erkin yog' kislotalari (FFA) miqdori juda xilma-xil bo'lishi mumkin. Triglitseridlarning erkin yog 'kislotalarining ulushi biodizel ishlab chiqarish jarayoniga va natijada biyodizel sifatiga keskin ta'sir ko'rsatadigan hal qiluvchi omil hisoblanadi. Ko'p miqdordagi erkin yog 'kislotalari konversiya jarayoniga xalaqit berishi va biyodizelning oxirgi sifatini yomonlashtirishi mumkin. Asosiy muammo shundaki, erkin yog 'kislotalari (FFA) gidroksidi katalizatorlari bilan reaksiyaga kirishadi, natijada sovun hosil bo'ladi. Sovun shakllanishi keyinchalik glitserolni ajratish muammolarini keltirib chiqaradi. Shuning uchun yuqori miqdordagi FFAni o'z ichiga olgan xom ashyo xom ashyolari asosan oldindan ishlov berishni talab qiladi (esterifikatsiya reaktsiyasi deb ataladi), bu davrda FFAlar efirga aylanadi. Ultrasonikatsiya ikkala reaktsiyaga, transesterifikatsiyaga va esterifikatsiyaga yordam beradi.

Esterifikatsiyaning kimyoviy reaktsiyasi

Esterifikatsiya - bu organik kislota (RCOOH) ni spirt (ROH) bilan ester (RCOOR) va suv hosil qilish uchun birlashtirish jarayoni.

Metanolni kislotali esterifikatsiyada ishlatish

Xom ashyo tarkibidagi FFA miqdorini kamaytirish uchun kislota esterifikatsiyasidan foydalanilganda, darhol energiya talablari nisbatan past bo'ladi. Biroq, suv esterifikatsiya reaktsiyasi paytida hosil bo'ladi – nam, kislotali metanolni yaratish, uni zararsizlantirish, quritish va tiklash kerak. Ushbu metanolni qayta tiklash jarayoni juda qimmat.
Agar boshlang'ich xom ashyo zaxiralari 20 foizdan 40 foizgacha yoki undan yuqori foizga ega bo'lsa, ularni maqbul darajaga tushirish uchun bir necha qadamlar talab qilinishi mumkin. Bu shuni anglatadiki, hatto kislotali, nam metanol hosil bo'ladi. Kislotali metanolni zararsizlantirgandan so'ng, quritish juda katta miqdordagi qayta oqim tezligi bilan ko'p bosqichli distillashni talab qiladi, natijada juda yuqori energiya sarflanadi.


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics kompaniyasi yuqori samarali ultratovushli homogenizatorlarni ishlab chiqaradi laboratoriya uchun sanoat hajmi.