sản xuất diesel sinh học & Chuyển đổi diesel sinh học
Khi bạn sản xuất dầu diesel sinh học, động học phản ứng chậm và chuyển khối lượng kém đang làm giảm công suất nhà máy diesel sinh học cũng như năng suất và chất lượng diesel sinh học của bạn. Lò phản ứng siêu âm Hielscher cải thiện động học transester hóa đáng kể. Do đó, methanol dư thừa thấp hơn và ít chất xúc tác hơn là cần thiết cho chế biến diesel sinh học.
Dầu diesel sinh học thường được sản xuất trong các lò phản ứng hàng loạt sử dụng nhiệt và trộn cơ học làm năng lượng đầu vào. Trộn cavitational siêu âm là một giải pháp thay thế hiệu quả để đạt được sự pha trộn tốt hơn trong chế biến diesel sinh học thương mại. Siêu âm cavitation cung cấp năng lượng kích hoạt cần thiết cho transesterification diesel sinh học công nghiệp.
Transesterification cải thiện siêu âm của dầu diesel sinh học
Sản xuất diesel sinh học thường liên quan đến một phản ứng hóa học gọi là transester hóa, trong đó triglyceride (như dầu thực vật, mỡ động vật, dầu ăn đã qua sử dụng) phản ứng với rượu (như metanol) với sự có mặt của chất xúc tác để tạo ra diesel sinh học (este methyl axit béo) và glycerol. Lò phản ứng siêu âm có thể được sử dụng để tăng cường quá trình transester hóa theo nhiều cách, dẫn đến một số lợi ích:
- Cải thiện trộn: Sóng siêu âm có thể tạo ra bong bóng xâm thực sụp đổ dữ dội, gây ra sự pha trộn và khuấy động mạnh mẽ của hỗn hợp phản ứng. Điều này dẫn đến sự tiếp xúc tốt hơn giữa các chất phản ứng và chất xúc tác, dẫn đến quá trình transester hóa nhanh hơn và hoàn chỉnh hơn.
- Động học phản ứng tăng tốc: Các điều kiện năng lượng cao được tạo ra bởi sóng siêu âm có thể kích hoạt phản ứng, tăng tốc độ phản ứng và giảm thời gian phản ứng cần thiết để đạt được một mức độ chuyển đổi nhất định. Điều này có thể dẫn đến năng suất cao hơn và chi phí thấp hơn.
- Giảm sử dụng chất xúc tác: Lò phản ứng siêu âm có thể cải thiện hiệu quả sử dụng chất xúc tác bằng cách cung cấp các vị trí hoạt động tích cực hơn cho phản ứng. Điều này có nghĩa là cần ít chất xúc tác hơn để đạt được cùng một mức độ chuyển đổi, giảm chi phí và tác động môi trường.
- Cải thiện chất lượng sản phẩm: Lò phản ứng siêu âm có thể sản xuất dầu diesel sinh học với hàm lượng axit béo tự do thấp hơn, độ tinh khiết cao hơn và tính chất dòng chảy lạnh tốt hơn. Điều này là do sự pha trộn được cải thiện và động học phản ứng nhanh hơn, giúp giảm thiểu sự hình thành các sản phẩm phụ và tạp chất không mong muốn.
Những ưu điểm của xử lý diesel sinh học siêu âm làm cho việc sử dụng một thiết lập lò phản ứng siêu âm rất kinh tế kể từ khi sử dụng các lò phản ứng siêu âm cải thiện đáng kể hiệu quả, tốc độ, và chất lượng của transesterification diesel sinh học. Điều này có nghĩa là tóm tắt rằng ultrasonication biến transesterification thành một quá trình bền vững hơn về mặt kinh tế và môi trường.
Các vấn đề của trộn diesel sinh học thông thường: Phản ứng este hóa thông thường trong xử lý hàng loạt có xu hướng chậm và việc tách pha glycerin tốn thời gian, thường mất 5 giờ hoặc hơn.
Lò phản ứng siêu âm giúp bạn đẩy nhanh quá trình diesel sinh học và đồng thời tăng năng suất và chất lượng diesel sinh học của bạn với chi phí chế biến thấp hơn!

Ultrasonicator cấp công nghiệp UIP2000hdT với tế bào dòng chảy FC2T500k để este hóa diesel sinh học nội tuyến và transester hóa.
Ưu điểm của transesterification diesel sinh học siêu âm
- Sản lượng diesel sinh học cao hơn do trộn được cải thiện
- Tăng chất lượng diesel sinh học
- Sử dụng dầu thậm chí kém nhất làm nguyên liệu
- Xử lý nội tuyến liên tục
- Ít methanol
- Ít chất xúc tác hơn
- Tiết kiệm thời gian nhờ chuyển đổi tốc độ cao
- Tiết kiệm năng lượng
- Hoạt động đơn giản và an toàn
- Độ bền và bảo trì thấp
- Hiệu suất cao: Hoạt động 24/7 dưới tải đầy đủ

"Chúng tôi đã rất hài lòng với thiết bị và dịch vụ của Hielscher và chúng tôi có mọi ý định bao gồm công nghệ siêu âm Hielscher trong tất cả các nỗ lực trong tương lai của chúng tôi."
Todd Stephens, Nhiên liệu sinh học Tulsa
Ultrasonics cho sản xuất diesel sinh học
Dầu diesel sinh học thường được sản xuất trong các lò phản ứng theo lô. Chuyển đổi diesel sinh học siêu âm cho phép xử lý nội tuyến liên tục. Ultrasonication có thể đạt được năng suất diesel sinh học vượt quá 99%. Lò phản ứng siêu âm giảm thời gian xử lý từ xử lý hàng loạt 1 đến 4 giờ thông thường xuống dưới 30 giây. Quan trọng hơn, ultrasonication làm giảm thời gian tách từ 5 đến 10 giờ (sử dụng kích động thông thường) để ít hơn 60 phút. Ultrasonication cũng giúp giảm lượng chất xúc tác cần thiết lên đến 50% do hoạt động hóa học tăng lên trong sự hiện diện của cavitation. Khi sử dụng ultrasonication lượng methanol dư thừa cần thiết cũng giảm. Một lợi ích khác là sự gia tăng độ tinh khiết của glycerin.
Sản xuất diesel sinh học siêu âm từng bước:
- Dầu thực vật hoặc mỡ động vật đang được trộn với metanol (tạo ra este methyl) hoặc ethanol (đối với este ethyl) và natri hoặc kali methoxide hoặc hydroxit
- hỗn hợp được làm nóng, ví dụ như đến nhiệt độ từ 45 đến 65 độ C
- Hỗn hợp được làm nóng đang được sonicated nội tuyến trong 5 đến 15 giây
- glycerin rơi ra hoặc được tách ra bằng máy ly tâm
- Dầu diesel sinh học chuyển đổi được rửa bằng nước
Thông thường nhất, sonication được thực hiện ở áp suất cao (1 đến 3bar, đo áp suất) bằng cách sử dụng bơm cấp liệu và van áp suất ngược có thể điều chỉnh bên cạnh cảm biến dòng chảy.
Chuyển đổi diesel sinh học công nghiệp không cần nhiều năng lượng siêu âm. Yêu cầu năng lượng thực tế có thể được xác định ở quy mô để bàn bằng cách sử dụng ví dụ, một bộ xử lý siêu âm 1kW như UIP1000hdT. Tất cả các kết quả từ các thử nghiệm trên băng ghế dự bị như vậy có thể được nhân rộng tuyến tính và không có bất kỳ vấn đề gì. Nếu được yêu cầu, các thiết bị siêu âm được chứng nhận ATEX có sẵn, chẳng hạn như UIP1000-Exd.
Hielscher cung cấp thiết bị chế biến diesel sinh học siêu âm công nghiệp, trên toàn thế giới. Với bộ vi xử lý siêu âm công suất lên đến 16kW trên mỗi thiết bị, không có giới hạn về kích thước nhà máy diesel sinh học hoặc công suất xử lý.
Chi phí sản xuất diesel sinh học siêu âm
Ultrasonication là một phương tiện hiệu quả để tăng tốc độ phản ứng và tỷ lệ chuyển đổi trong sản xuất diesel sinh học thương mại. Chi phí xử lý siêu âm chủ yếu là do đầu tư cho thiết bị siêu âm, chi phí tiện ích và bảo trì. Hiệu quả năng lượng vượt trội của Hielscher ultrasonicators giúp giảm chi phí tiện ích và bằng cách này để làm cho quá trình này thậm chí còn xanh hơn. Các chi phí kết quả cho ultrasonication khác nhau giữa 0,1ct và 1,0ct mỗi lít (0,4ct đến 1,9ct / gallon) khi được sử dụng trên quy mô thương mại.
Đọc thêm về hiệu quả quá trình và lợi ích kinh tế của sản xuất diesel sinh học siêu âm!

Trộn siêu âm làm giảm mức tiêu thụ năng lượng cụ thể sản xuất inbiodiesel vượt trội hơn trong trộn từ thủy động lực học và máy trộn cắt cao cho đến nay.
Thiết lập diesel sinh học siêu âm quy mô nhỏ
Ultrasonication có thể được sử dụng để chuyển đổi dầu thành dầu diesel sinh học ở bất kỳ quy mô nào. Hình dưới đây cho thấy một thiết lập quy mô nhỏ để xử lý 60-70L (16 đến 19 gallon). Đây là thiết lập điển hình cho các nghiên cứu ban đầu và trình diễn quy trình.

3x 1kW ultrasonicators của mô hình 1000hdT với lò phản ứng dòng chảy siêu âm với chuyển đổi diesel sinh học hiệu quả cao.
- một ultrasonicator (ví dụ, UIP500hdT hoặc UIP1000hdT) với booster, sonotrode và dòng chảy tế bào
- đồng hồ đo điện năng để đo công suất và năng lượng
- Bể gia công 80L (nhựa, ví dụ: HDPE)
- bộ phận làm nóng (1 đến 2kW)
- Bể trộn sẵn chất xúc tác 10L (nhựa, ví dụ: HDPE)
- Máy trộn sẵn chất xúc tác (Máy khuấy)
- bơm (máy ly tâm, mono hoặc bánh răng) cho khoảng 10 đến 20L / phút ở 1 đến 3 barg
- van áp suất ngược để điều chỉnh áp suất trong cảm biến dòng chảy
- đồng hồ đo áp suất để đo áp suất thức ăn
Lò phản ứng siêu âm để xử lý diesel sinh học cao cấp
Hielscher Ultrasonics cung cấp bộ vi xử lý siêu âm hiệu suất cao và lò phản ứng, mà sẽ cải thiện sản xuất diesel sinh học của bạn bằng năng suất diesel sinh học cao hơn, cải thiện chất lượng diesel sinh học, giảm thời gian xử lý và chi phí sản xuất thấp hơn.
Lò phản ứng siêu âm quy mô vừa và nhỏ để transesterification diesel sinh học
Đối với sản xuất diesel sinh học cỡ vừa và nhỏ lên đến 9ton / giờ (2900 gal / giờ), Hielscher cung cấp cho bạn UIP500hdT (500 watt), UIP1000hdT (1000 watt), UIP1500hdT (1500 watt) và UIP2000hdT (2000 watt) dưới dạng máy trộn cắt cao siêu âm với lò phản ứng chảy qua để xử lý diesel sinh học nội tuyến đáng tin cậy và hiệu quả. Bốn lò phản ứng siêu âm này rất nhỏ gọn, dễ tích hợp hoặc phù hợp với retro. Chúng được chế tạo để hoạt động hạng nặng trong môi trường khắc nghiệt. Dưới đây bạn sẽ tìm thấy các thiết lập lò phản ứng được đề xuất cho một loạt các tỷ lệ sản xuất.
tấn / giờ
|
gal / giờ
|
|
---|---|---|
1 lần UIP500hdT (500 watt) |
0.25 đến 0,5
|
80 đến 160
|
1 lần UIP1000hdT (1000 watt) |
0.5 đến 1.0
|
160 đến 320
|
1 lần UIP1500hdT (1500 watt) |
0.75 đến 1,5
|
240 đến 480
|
1 lần UIP2000hdT (2000 watt) |
1,0 đến 2,0
|
320 đến 640
|
2 lần UIP2000hdT (2000 watt) |
2,0 đến 4,0
|
640 đến 1280
|
4 lầnUIP1500hdT (1500 watt) |
3,0 đến 6,0
|
960 đến 1920
|
6 lần UIP1500hdT (1500 watt) |
4,5 đến 9,0
|
1440 đến 2880
|
6 lần UIP2000hdT (2000 watt) |
6,0 đến 12,0
|
1920 đến 3840
|
Lò phản ứng diesel sinh học công nghiệp thông lượng rất lớn
Đối với các nhà máy sản xuất diesel sinh học chế biến công nghiệp, Hielscher cung cấp UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), 10000 (10kW) và UIP16000hdT (16kW) siêu âm homogenizers! Những bộ vi xử lý siêu âm được thiết kế để xử lý liên tục tốc độ dòng chảy cao. UIP4000hdT, UIP6000hdT và UIP10000 có thể được tích hợp vào các container vận tải biển tiêu chuẩn. Ngoài ra, tất cả bốn mô hình bộ xử lý đều có sẵn trong tủ thép không gỉ. Một cài đặt thẳng đứng đòi hỏi không gian tối thiểu. Dưới đây bạn tìm thấy các thiết lập được đề xuất cho tỷ lệ xử lý công nghiệp điển hình.
tấn / giờ
|
gal / giờ
|
1 lần UIP6000hdT (6000 watt) |
3,0 đến 6,0
|
960 đến 1920
|
---|---|---|
3 lần UIP4000hdT (4000 watt) |
6,0 đến 12,0
|
1920 đến 3840
|
5 lần UIP4000hdT (4000 watt) |
10,0 đến 20,0
|
3200 đến 6400
|
3 lần UIP6000hdT (6000 watt) |
9,0 đến 18,0
|
2880 đến 5880
|
3 lần UIP10000 (10.000 watt) |
15,0 đến 30,0
|
4800 đến 9600
|
3 lần UIP16000hdT (16.000 watt) |
24,0 đến 48,0
|
7680 đến 15360
|
5 lần UIP16000hdT |
40,0 đến 80,0
|
12800 đến 25600
|
Liên hệ với chúng tôi! / Hãy hỏi chúng tôi!

Các ultrasonicator UIP16000hdT có khả năng xử lý dầu diesel sinh học 32MMGY.
Sương giá & Đổi mới công nghệ của năm của Sullivan
Hielscher Ultrasonics đã nhận được giải thưởng Frost and Sullivan Technology Innovation of the Year uy tín để công nhận sự phát triển của công ty về công nghệ siêu âm mới cho sản xuất diesel sinh học.
Bấm vào đây để đọc thêm về Giải thưởng Frost và Sullivan cho lò phản ứng diesel sinh học Hielscher Ultrasonics!
transester hóa – Chuyển đổi hóa học của dầu diesel sinh học
Sản xuất dầu diesel sinh học từ dầu thực vật (ví dụ như đậu nành, cải dầu, jatropha, hạt hướng dương), tảo, mỡ động vật cũng như dầu ăn thải, liên quan đến quá trình transester hóa xúc tác bazơ của axit béo với metanol hoặc ethanol để tạo ra este methyl hoặc este ethyl tương ứng. Glycerin là một sản phẩm phụ không thể tránh khỏi của phản ứng này.
Dầu thực vật như mỡ động vật là triglyceride bao gồm ba chuỗi axit béo liên kết bởi một phân tử glycerin. Triglyceride là este. Este là axit, giống như axit béo, kết hợp với rượu. Glycerine (= glycerol) là một loại rượu nặng. Trong quá trình chuyển đổi, este triglyceride được biến thành este alkyl (= diesel sinh học) bằng cách sử dụng chất xúc tác (dung dịch kiềm) và thuốc thử rượu, ví dụ metanol, tạo ra methyl este diesel sinh học. Methanol thay thế glycerin. Quá trình chuyển đổi hóa học này được gọi là transester hóa.
Sau khi transester hóa, glycerine, là pha nặng hơn, sẽ chìm xuống đáy. Dầu diesel sinh học, là pha nhẹ hơn, nổi trên đầu và có thể được tách ra, ví dụ bằng máy gạo hoặc máy ly tâm.
Chuẩn bị diesel sinh học
Kali hydroxit (0,2 đến 0,4kg, chất xúc tác) đang được hòa tan thành khoảng 8,5L Methanol trong bể trộn sẵn chất xúc tác. Điều này đòi hỏi phải khuấy trộn sẵn chất xúc tác. Bể chế biến đang được đổ đầy dầu thực vật 66L. Dầu đang được làm nóng bởi bộ phận làm nóng đến 45 đến 65 độ C.
Chuyển đổi diesel sinh học
Khi chất xúc tác được hòa tan hoàn toàn vào Methanol, hỗn hợp trộn sẵn chất xúc tác được trộn với dầu nóng. Máy bơm đưa hỗn hợp vào tế bào dòng chảy. Bằng van áp suất ngược, áp suất được điều chỉnh thành 1 đến 3barg (15 đến 45psig). Tuần hoàn thông qua lò phản ứng diesel sinh học siêu âm nên được thực hiện trong khoảng 20 phút. Trong thời gian này, dầu đang được chuyển đổi thành dầu diesel sinh học. Sau đó, máy bơm và siêu âm được tắt. Glycerin (pha nặng hơn) sẽ tách ra khỏi dầu diesel sinh học (pha nhẹ hơn). Quá trình tách mất khoảng 30 đến 60 phút. Khi tách xong, glycerin có thể được rút hết.
Rửa diesel sinh học
Vì dầu diesel sinh học được chuyển đổi có chứa tạp chất, nên cần phải rửa. Để rửa, nước được trộn vào dầu diesel sinh học. Ultrasonication có thể có lợi cho việc trộn dầu diesel sinh học với nước. Điều này làm tăng diện tích bề mặt hoạt động do giảm kích thước giọt bắn. Xin vui lòng xem xét, sonication rất mạnh có thể làm giảm các giọt nước đến một kích thước, rằng một nhũ tương gần như ổn định đang được hình thành sẽ đòi hỏi các phương tiện đặc biệt (ví dụ như máy ly tâm) để được tách ra.
Nhà máy sản xuất diesel sinh học
Biểu đồ dòng chảy dưới đây cho thấy một thiết lập điển hình cho sonication nội tuyến của dầu, metanol và chất xúc tác để chuyển đổi thành dầu diesel sinh học.

Siêu âm esterification và transesterification có thể được chạy như hàng loạt hoặc liên tục inline quá trình. Biểu đồ cho thấy quá trình siêu âm nội tuyến cho transesterfication diesel sinh học (FAME).
Xử lý và tách diesel sinh học liên tục
Trong một thiết lập để xử lý diesel sinh học liên tục và tách liên tục, dầu nóng và hỗn hợp xúc tác được trộn với nhau liên tục bằng cách sử dụng máy bơm có thể điều chỉnh. Một máy trộn tĩnh nội tuyến cải thiện tính đồng nhất của thức ăn cho lò phản ứng siêu âm. Hỗn hợp dầu / chất xúc tác đi qua tế bào dòng chảy, nơi nó đang được tiếp xúc với siêu âm cavitation trong khoảng 5 đến 30 giây. Một van áp suất ngược được sử dụng để kiểm soát áp suất trong tế bào dòng chảy. Hỗn hợp sonicated đi vào cột lò phản ứng trên đỉnh. Thể tích của cột lò phản ứng được thiết kế để cung cấp thời gian lưu giữ khoảng 1 giờ trong cột. Trong thời gian đó, phản ứng transester hóa được hoàn thành. Hỗn hợp glycerin / diesel sinh học phản ứng được bơm vào máy ly tâm, nơi nó được tách thành các phần diesel sinh học và glycerin. Xử lý hậu kỳ liên quan đến việc thu hồi methanol, giặt và sấy khô và cũng có thể được thực hiện liên tục.
Thiết lập này giúp loại bỏ các lô lò phản ứng diesel sinh học, máy khuấy thông thường và bể tách lớn.
Tốc độ phản ứng transester hóa diesel sinh học
Các sơ đồ dưới đây cho thấy kết quả điển hình của quá trình transester hóa dầu hạt cải dầu (cấp công nghiệp) với natri methoxide (trái) và kali hydroxit (phải). Đối với cả hai thử nghiệm, một mẫu đối chứng (vạch màu xanh) đã được tiếp xúc với sự pha trộn cơ học cường độ cao. Đường màu đỏ đại diện cho mẫu sonicated của công thức giống hệt nhau liên quan đến tỷ lệ thể tích, nồng độ chất xúc tác và nhiệt độ. Trục ngang hiển thị thời gian sau khi trộn hoặc sonication, tương ứng. Trục dọc cho thấy thể tích glycerin lắng xuống ở phía dưới. Đây là một phương tiện đơn giản để đo tốc độ phản ứng. Trong cả hai sơ đồ, mẫu sonicated (màu đỏ) phản ứng nhanh hơn nhiều so với mẫu đối chứng (màu xanh).

So sánh siêu âm (đồ thị màu đỏ) so với trộn thông thường (đồ thị màu xanh) cho sản xuất diesel sinh học – Sử dụng với natri methoxide (trái) và kali hydroxit (phải) làm chất xúc tác.
Liên kết cho nguồn cung cấp diesel sinh học
Thông tin về Hóa chất và An toàn
Vui lòng đọc kỹ thông tin dưới đây, để ngăn ngừa các biến chứng và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe.
Hóa chất diesel sinh học
Methanol là độc hại. Nó có thể gây suy giảm thần kinh do sử dụng kéo dài. Nó cũng có thể được hấp phụ bởi da. Nếu bắn vào mắt, nó có thể gây mù lòa và Methanol có thể gây tử vong khi nuốt phải. Vì lý do này, hãy thực hiện các biện pháp phòng ngừa cần thiết khi xử lý Methanol. Nên sử dụng mặt nạ phòng độc tốt, tạp dề và găng tay cao su.
Kali hydroxit (KOH) độc hại và gây bỏng da khi tiếp xúc. Thông gió tốt là cần thiết.
Hãy chắc chắn rằng không gian làm việc được thông gió rộng rãi và triệt để để cho phép khói thoát ra. Mặt nạ phòng độc hơi không hiệu quả chống lại khói metanol. Một hệ thống cung cấp không khí (SCBA — Thiết bị thở khép kín) giúp bảo vệ tốt hơn chống lại hơi methanol.
Dầu diesel sinh học và các bộ phận cao su
Chạy bằng dầu diesel sinh học 100% trong thời gian dài hơn có thể gây ra các biến chứng cho các bộ phận cao su ướt (bơm, ống, vòng chữ O) của động cơ. Thay thế bằng các bộ phận thép hoặc cao su nặng có thể loại bỏ vấn đề này. Ngoài ra, bạn có thể trộn khoảng 25% dầu diesel thông thường (hóa thạch) vào dầu diesel sinh học của bạn để ngăn ngừa các biến chứng.
Văn học / Tài liệu tham khảo
- 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 sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao từ phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.