Siêu âm cải thiện hiệu quả quy trình sản xuất biodiesel

Các thiết bị phản ứng trộn siêu âm Hielscher cải thiện quy trình sản xuất biodiesel của bạn. Xử lý siêu âm mang lại hiệu suất chuyển hóa cao hơn trong phản ứng trao đổi este với thời gian ngắn hơn. Trộn siêu âm tăng năng lực sản xuất và giảm lượng methanol cũng như chất xúc tác sử dụng.

Sản xuất biodiesel hiệu quả

Ngày nay, sản xuất biodiesel không chỉ đơn thuần là tạo ra một loại nhiên liệu tái tạo. Các nhà sản xuất biodiesel phải tạo ra biodiesel chất lượng cao với các đặc tính ổn định, bất kể sự biến động về chất lượng nguyên liệu đầu vào. “Trong bối cảnh hiện nay, chỉ những nhà sản xuất có chi phí thấp nhất mới có thể sản xuất nhiên liệu với biên lợi nhuận dương.” (Bill Babler thuộc First Capitol Risk Management).
Công nghệ trộn siêu âm Hielscher mang lại cho bạn hiệu quả xử lý biodiesel tốt nhất khi xây dựng nhà máy biodiesel mới hoặc nâng cấp các nhà máy hiện có. Các thiết bị siêu âm Hielscher đã được thử nghiệm và chứng minh qua các hệ thống lắp đặt trên toàn thế giới về khả năng tăng hiệu suất thu biodiesel và giảm chi phí vận hành. Các hệ thống này bao gồm cả những cơ sở kinh doanh nhỏ có công suất 1 triệu gallon mỗi năm và các nhà máy biodiesel công nghiệp có công suất 45 triệu gallon mỗi năm.

Trong video hướng dẫn này, chúng tôi giới thiệu cơ sở khoa học về cách thiết bị phản ứng siêu âm giúp cải thiện đáng kể quá trình sản xuất diesel sinh học. Thiết bị phản ứng siêu âm Hielscher dùng cho diesel sinh học đã được khẳng định là công cụ mạnh mẽ để nâng cao hiệu quả quy trình sản xuất diesel sinh học. Trong hướng dẫn này, chúng tôi trình bày chi tiết nguyên lý hoạt động và giới thiệu các cấu hình siêu âm khác nhau phù hợp với mọi quy mô sản xuất. Nâng cao hiệu quả sản xuất và hiệu quả chi phí, đồng thời thu được nhiều diesel sinh học chất lượng cao hơn nhờ quá trình chuyển hóa nhanh. Đồng thời, thiết bị phản ứng siêu âm dùng cho diesel sinh học cho phép sử dụng dầu chất lượng thấp như dầu thực vật thải hoặc mỡ nấu ăn đã qua sử dụng, đồng thời giúp tiết kiệm methanol và chất xúc tác, góp phần sản xuất diesel sinh học bền vững và thân thiện với môi trường.

Động học phản ứng biodiesel tốt hơn giúp tăng lợi nhuận của bạn

Sản xuất biodiesel từ dầu, methanol (hoặc ethanol) và chất xúc tác là một quá trình hóa học đơn giản được gọi là phản ứng trao đổi este. Tuy nhiên, động học phản ứng của quá trình này còn nhiều vấn đề. Phản ứng trao đổi este thông thường chuyển triglyceride thành metyl este của axit béo (FAME) và glycerin diễn ra chậm và không hoàn toàn. Trong quá trình chuyển hóa, không phải tất cả các mạch axit béo đều được chuyển thành alkyl este (biodiesel). Điều này làm giảm đáng kể hiệu suất thu và chất lượng biodiesel của bạn!

Trộn tốt hơn mang lại hiệu suất thu biodiesel cao hơn

Việc sử dụng các hệ thống khuấy cơ học thông thường dẫn đến thời gian chuyển hóa dài và hiệu suất thu biodiesel thấp hơn.
Dầu và methanol không hòa lẫn vào nhau. Để phản ứng hóa học tạo biodiesel xảy ra, bạn cần tạo nhũ tương methanol trong dầu. Điều này đòi hỏi thiết bị nhũ hóa siêu âm thay cho các thiết bị trộn hoặc khuấy cơ học thông thường. Trộn bằng xâm thực siêu âm là phương pháp tiên tiến nhất để tạo nhũ tương có kích thước giọt nhỏ ở lưu lượng lớn. Các giọt methanol nhỏ hơn tạo ra biodiesel tốt hơn, tăng tốc độ phản ứng và cần ít methanol dư hơn.

Kích thước giọt methanol có mối liên hệ trực tiếp với hiệu suất thu biodiesel cũng như tốc độ chuyển hóa. Điều này khiến các thiết bị phản ứng siêu âm Hielscher trở thành công nghệ có năng suất cao nhất trong ngành biodiesel. Các thiết bị phản ứng trộn siêu âm sản xuất được nhiều biodiesel chất lượng cao hơn trong thời gian ngắn hơn.
Biểu đồ dưới đây thể hiện tỷ lệ phần trăm thể tích glycerin đã tách ra. Sau hai giây xử lý siêu âm trong thiết bị phản ứng siêu âm Hielscher, bạn thu được nhiều glycerin hơn với tốc độ nhanh hơn. Cứ mỗi phân tử glycerin được tạo ra, bạn tạo ra ba phân tử biodiesel. Điều này cải thiện năng lực xử lý và hiệu suất sản xuất biodiesel của bạn.

Đồ thị hiệu suất thu biodiesel

Tiết kiệm chi phí nhờ lắp đặt và cải tạo bổ sung

Việc lắp đặt các thiết bị phản ứng siêu âm Hielscher vào dây chuyền sản xuất biodiesel cũng giúp giảm chi phí vận hành của bạn. Bạn có thể lắp đặt các thiết bị phản ứng siêu âm Hielscher trong các hệ thống sản xuất biodiesel theo mẻ quy mô nhỏ và các nhà máy biodiesel vận hành liên tục quy mô lớn. Chúng tôi sẵn sàng hỗ trợ bạn lựa chọn phương án lắp đặt tốt nhất hoặc cải tạo bổ sung các thiết bị phản ứng siêu âm vào quy trình sản xuất biodiesel hiện có.

Giảm lượng methanol dư trong quy trình sản xuất biodiesel

Methanol dư không phản ứng trong quá trình chuyển hóa biodiesel. Methanol được bổ sung với lượng dư để tăng cường động học phản ứng hóa học. Lượng methanol dư phải được thu hồi sau quá trình phản ứng tạo biodiesel. Việc thu hồi methanol rất tốn kém vì đòi hỏi nhiều nhiệt và chân không. Vì vậy, toàn bộ lượng methanol dư đều làm tăng chi phí xử lý của bạn. Trong nhiều nhà máy biodiesel, hệ thống thu hồi methanol dư là công đoạn tốn kém nhất trong quy trình.

Việc sử dụng các thiết bị phản ứng siêu âm Hielscher giúp giảm tới 50% lượng methanol dư cần thiết. Khi sử dụng công nghệ trộn siêu âm Hielscher, tỷ lệ hợp thức 1:4 hoặc 1:4,5 (dầu : methanol) là đủ cho hầu hết các nguyên liệu đầu vào.

Sản xuất biodiesel tốt từ nguyên liệu chất lượng kém

Nhiều nhà sản xuất biodiesel quy mô nhỏ và vừa giảm chi phí bằng cách chuyển sang các nguyên liệu chất lượng kém hơn, chẳng hạn như mỡ động vật, dầu ăn đã qua sử dụng hoặc dầu thực vật thải. Việc tăng cường quá trình bằng siêu âm cải thiện kết quả chuyển hóa đối với mọi nguyên liệu đầu vào. Điều này giúp dễ dàng sản xuất biodiesel đáp ứng ASTM 6751 hoặc EN 14212 từ dầu có hàm lượng axit béo tự do (FFA) cao hoặc chất béo hay mỡ có độ nhớt cao.

Sử dụng ít chất xúc tác hơn khi sản xuất biodiesel

Chi phí nguyên liệu chất xúc tác chỉ chiếm một phần rất nhỏ trong chi phí sản xuất biodiesel. Tương tự như với methanol dư, chi phí thực sự phát sinh từ việc thu hồi và chất lượng glycerin thấp hơn. Trộn siêu âm trong quy trình sản xuất biodiesel cải thiện quá trình nhũ hóa methanol trong dầu và tạo ra các giọt methanol nhiều hơn với kích thước nhỏ hơn. Điều này giúp cải thiện phân bố kích thước giọt và sử dụng chất xúc tác hiệu quả hơn. Ngoài ra, xâm thực siêu âm còn cải thiện quá trình truyền khối trong phản ứng hóa học. Nhờ đó, bạn có thể tiết kiệm tới 50% chất xúc tác so với khi dùng thiết bị trộn tạo lực cắt hoặc thiết bị khuấy.

“Tôi rất kinh ngạc trước cách Hielscher đã thay đổi phương thức sản xuất biodiesel của chúng tôi. Quy trình không chỉ diễn ra liên tục hơn mà chúng tôi còn tiết kiệm hàng nghìn về chất xúc tác và thời gian. Tôi hết sức khuyến nghị thiết bị này cho bất kỳ ai đang cân nhắc một phương pháp sản xuất liên tục hơn.” Marcel Steinberg, EECOfuels

Sản xuất glycerin có chất lượng cao hơn

Glycerin là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất biodiesel. Mức độ chuyển hóa cao hơn và lượng methanol dư sử dụng thấp hơn giúp quá trình chuyển hóa hóa học diễn ra nhanh hơn nhiều, đồng thời giúp glycerin phân tách rõ rệt hơn và nhanh hơn. Vì những lý do đã nêu ở trên, glycerin chứa ít chất xúc tác và monoglyceride hơn. Điều này làm giảm chi phí tinh chế glycerin.

Sử dụng ít điện năng hơn và giảm nhu cầu gia nhiệt

Biodiesel là nhiên liệu xanh. Để được coi là xanh, năng lượng cần thiết cho việc trồng trọt, thu hoạch và chế biến biodiesel phải thấp hơn năng lượng chứa trong biodiesel. Việc lắp đặt hệ thống trộn siêu âm Hielscher làm giảm tổng năng lượng cần thiết để sản xuất biodiesel. Các thiết bị siêu âm Hielscher có hiệu suất năng lượng vượt trội khi chuyển đổi điện năng thành hoạt động trộn siêu âm trong chất lỏng. Để sản xuất 1000 gallon biodiesel, các thiết bị siêu âm Hielscher chỉ sử dụng khoảng 7 kWh điện. Mức này thấp hơn nhiều so với mức tiêu thụ năng lượng của thiết bị trộn tạo lực cắt hoặc thiết bị trộn thủy động lực học. Điều này giúp giảm hóa đơn tiền điện hằng năm của nhà máy biodiesel của bạn.

Nhìn chung, phản ứng trao đổi este sản xuất biodiesel có hỗ trợ siêu âm có thể diễn ra ở nhiệt độ xử lý thấp hơn. Điều này làm giảm năng lượng gia nhiệt cần thiết.