Sản xuất diesel sinh học với quy trình vượt trội và hiệu quả chi phí

Trộn siêu âm là công nghệ vượt trội để sản xuất diesel sinh học hiệu quả cao và tiết kiệm chi phí. Cavitation siêu âm cải thiện chuyển khối lượng mạnh mẽ, do đó làm giảm chi phí sản xuất và thời gian xử lý. Đồng thời, các loại dầu và chất béo kém chất lượng (ví dụ, dầu thải) có thể được sử dụng và chất lượng diesel sinh học được cải thiện. Hielscher Ultrasonics cung cấp các lò phản ứng trộn siêu âm hiệu suất cao, mạnh mẽ cho bất kỳ quy mô sản xuất nào. Đọc thêm làm thế nào sản xuất diesel sinh học của bạn sẽ được hưởng lợi từ sonication!

Lợi ích sản xuất diesel sinh học bằng cách sử dụng siêu âm

Diesel sinh học (axit béo methyl ester, abrev. FAME) là sản phẩm của phản ứng chuyển hóa của nguyên liệu lipid (triglyceride, ví dụ, dầu thực vật, dầu ăn đã qua sử dụng, mỡ động vật, dầu tảo) và rượu (methanol, ethanol) sử dụng chất xúc tác (ví dụ: kali hydroxit KOH).
Vấn đề: Trong chuyển đổi diesel sinh học thông thường bằng cách sử dụng khuấy thông thường, bản chất không thể chấp nhận được của cả hai chất phản ứng của phản ứng chuyển hóa của dầu và rượu dẫn đến tỷ lệ chuyển khối lượng kém dẫn đến sản xuất diesel sinh học không hiệu quả. Sự kém hiệu quả này được đặc trưng bởi thời gian phản ứng dài, tỷ lệ răng hàm methanol-dầu cao hơn, yêu cầu chất xúc tác cao, nhiệt độ quá trình cao và tỷ lệ khuấy cao. Những yếu tố này là những động lực chi phí đáng kể làm cho sản xuất dầu diesel sinh học thông thường trở thành một quá trình tốn kém.
Giải pháp: Trộn siêu âm nhũ hóa các chất phản ứng một cách hiệu quả cao, nhanh chóng và chi phí thấp để tỷ lệ dầu-methanol có thể được cải thiện, yêu cầu chất xúc tác được giảm, thời gian phản ứng và nhiệt độ phản ứng được hạ xuống. Do đó, tài nguyên (tức là hóa chất và năng lượng) cũng như thời gian được tiết kiệm, chi phí chế biến được giảm, trong khi chất lượng dầu diesel sinh học và lợi nhuận sản xuất được cải thiện đáng kể. Những sự kiện này biến sự pha trộn siêu âm trong công nghệ ưa thích để sản xuất diesel sinh học hiệu quả.
Các nhà sản xuất dầu diesel sinh học công nghiệp và nghiên cứu xác nhận rằng trộn siêu âm là một cách hiệu quả về chi phí cao để sản xuất dầu diesel sinh học, ngay cả khi các loại dầu và chất béo kém chất lượng được sử dụng làm nguyên liệu. Quá trình tăng cường siêu âm cải thiện đáng kể tỷ lệ chuyển đổi làm giảm việc sử dụng methanol dư thừa và chất xúc tác, cho phép sản xuất dầu diesel sinh học đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng của các thông số kỹ thuật ASTM D6751 và EN 14212. (xem Abdullah et al., 2015)

Siêu âm transesterification cải thiện chuyển đổi diesel sinh học.

Transesterification của chất béo trung tính thành dầu diesel sinh học (FAME) bằng cách sử dụng sonication kết quả trong phản ứng tăng tốc và hiệu quả cao hơn đáng kể.

Yêu cầu thông tin




Lưu ý của chúng tôi Chính sách bảo mật.


Bộ xử lý diesel sinh học siêu âm UIP2000hdT với lò phản ứng FC2T500k để chuyển đổi nhanh chóng, năng suất cao hơn và hiệu quả tổng thể tuyệt vời. Siêu âm dễ dàng vượt trội so với máy khuấy cơ học trong sản xuất diesel sinh học.

Lò phản ứng diesel sinh học siêu âm UIP2000hdT cho hiệu quả quy trình vượt trội: năng suất cao hơn, chất lượng diesel sinh học được cải thiện, chế biến nhanh hơn và giảm chi phí.

Giảm nhu cầu năng lượng của quá trình diesel sinh học của bạn với trộn siêu âm!

Trộn siêu âm làm giảm mức tiêu thụ năng lượng cụ thể trong sản xuất inbiodiesel vượt trội so với hỗn hợp từ tính thủy động lực học và máy trộn cắt cao cho đến nay.

Nhiều lợi thế của trộn siêu âm trong sản xuất diesel sinh học

Lò phản ứng trộn siêu âm có thể dễ dàng tích hợp vào bất kỳ cài đặt mới nào cũng như được trang bị retro vào các nhà máy diesel sinh học hiện có. Việc tích hợp máy trộn siêu âm Hielscher biến bất kỳ cơ sở diesel sinh học nào thành một nhà máy sản xuất hiệu suất cao. Cài đặt đơn giản, mạnh mẽ và thân thiện với người dùng (không cần đào tạo cụ thể cho hoạt động) cho phép nâng cấp bất kỳ cơ sở nào thành nhà máy diesel sinh học hiệu quả cao. Dưới đây, chúng tôi trình bày cho bạn kết quả đã được khoa học chứng minh về lợi thế được ghi nhận bởi các bên thứ ba độc lập. Những con số chứng minh tính ưu việt của hỗn hợp diesel sinh học siêu âm so với bất kỳ kỹ thuật khuấy thông thường nào.

Lưu đồ của một nhà máy chế biến diesel sinh học siêu âm

Lưu đồ cho thấy các bước sản xuất diesel sinh học bao gồm trộn siêu âm để cải thiện hiệu quả quy trình.

So sánh hiệu quả và chi phí: Siêu âm so với khuấy cơ học

Công nghệ lò phản ứng diesel sinh học siêu âm sử dụng khoang siêu âm cho kết quả trộn vượt trội. Điều này dẫn đến chuyển đổi diesel sinh học cao hơn, năng suất cao hơn, ít methanol hơn và tiêu thụ ít chất xúc tác hơn cũng như giảm chi phí năng lượng và vận hành.Gholami et al. (2021) có mặt trong nghiên cứu so sánh của họ về lợi thế của việc chuyển hóa siêu âm so với khuấy cơ học (ví dụ: máy trộn lưỡi dao, cánh quạt, máy trộn cắt cao).
Chi phí đầu tư: Bộ xử lý siêu âm và lò phản ứng UIP16000 có thể sản xuất diesel sinh học 192-384 tấn / d với dấu chân chỉ 1,2m x 0,6m. Để so sánh, để khuấy cơ học (MS), một lò phản ứng lớn hơn nhiều là cần thiết do thời gian phản ứng dài trong quá trình strirrng cơ học, khiến chi phí lò phản ứng tăng đáng kể. (xem Gholami et al., 2020)
Chi phí chế biến: Chi phí xử lý cho sản xuất diesel sinh học siêu âm thấp hơn 7,7% so với quá trình khuấy, chủ yếu là do tổng đầu tư thấp hơn cho quá trình sonication. Chi phí hóa chất (chất xúc tác, methanol / rượu) là trình điều khiển chi phí lớn thứ ba trong cả hai quá trình, sonication và khuấy cơ học. Tuy nhiên, đối với chuyển đổi diesel sinh học siêu âm, chi phí cho hóa chất thấp hơn đáng kể so với khuấy cơ học. Phần chi phí cho hóa chất chiếm khoảng 5% chi phí diesel sinh học cuối cùng. Do mức tiêu thụ methanol, natri hydroxit và axit photphoric thấp hơn, chi phí cho các hóa chất trong quá trình diesel sinh học siêu âm thấp hơn 2,2% so với quá trình khuấy cơ học.
Chi phí năng lượng: Năng lượng tiêu thụ bởi lò phản ứng trộn siêu âm thấp hơn khoảng ba lần so với máy khuấy cơ học. Việc giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng này là một sản phẩm của sự pha trộn vi mô mạnh mẽ và giảm thời gian phản ứng, do sản xuất và sụp đổ của vô số sâu răng, đặc trưng cho hiện tượng cavitation âm thanh / siêu âm (Gholami et al., 2018). Ngoài ra, so với máy khuấy thông thường, mức tiêu thụ năng lượng cho các giai đoạn thu hồi methanol và lọc diesel sinh học trong quá trình trộn siêu âm giảm lần lượt 26,5% và 1,3%. Sự suy giảm này là do lượng methanol thấp hơn đi vào hai cột chưng cất này trong quá trình chuyển hóa siêu âm.
Chi phí xử lý chất thải: Công nghệ cavitation siêu âm cũng làm giảm đáng kể chi phí xử lý chất thải. Chi phí này trong quá trình sonic hóa là khoảng một phần năm trong quá trình khuấy, do giảm đáng kể sản xuất chất thải do chuyển đổi lò phản ứng cao hơn và lượng rượu tiêu thụ thấp hơn.
Thân thiện với môi trường: Do hiệu quả tổng thể rất cao, tiêu thụ hóa chất giảm, yêu cầu năng lượng thấp hơn và giảm chất thải, sản xuất diesel sinh học siêu âm thân thiện với môi trường hơn đáng kể so với các quy trình sản xuất diesel sinh học thông thường.

Kết thúc – Siêu âm cải thiện hiệu quả sản xuất diesel sinh học

Trộn siêu âm vượt trội so với máy trộn cánh quạt cơ học theo hiệu quả.Đánh giá khoa học cho thấy những lợi thế rõ ràng của việc trộn siêu âm so với khuấy cơ học thông thường để sản xuất diesel sinh học. Những lợi thế của chế biến diesel sinh học siêu âm bao gồm tổng vốn đầu tư, tổng chi phí sản phẩm, giá trị hiện tại ròng và tỷ lệ hoàn vốn nội bộ. Tổng số tiền đầu tư vào quá trình cavitation siêu âm đã được tìm thấy là thấp hơn so với khác khoảng 20,8%. Sử dụng lò phản ứng siêu âm làm giảm 5,2% chi phí sản phẩm – sử dụng dầu canola nguyên chất. Vì sonication cho phép xử lý các loại dầu đã qua sử dụng (ví dụ: dầu ăn đã qua sử dụng), chi phí sản xuất có thể giảm đáng kể hơn nữa. Gholami et al. (2021) đi đến kết luận rằng do giá trị hiện tại ròng tích cực, quá trình cavitation siêu âm là sự lựa chọn tốt hơn của công nghệ trộn để sản xuất diesel sinh học.
Từ quan điểm kỹ thuật, các tác động quan trọng nhất của cavitation siêu âm kéo dài hiệu quả quy trình đáng kể và giảm thời gian phản ứng. Sự hình thành và sụp đổ của nhiều bong bóng chân không – được gọi là cavitation âm thanh / siêu âm – giảm thời gian phản ứng từ vài giờ trong lò phản ứng bể khuấy xuống còn vài giây trong lò phản ứng khoang siêu âm. Thời gian cư trú ngắn này cho phép sản xuất dầu diesel sinh học trong một lò phản ứng chảy qua với một dấu chân nhỏ. Lò phản ứng khoang siêu âm cũng cho thấy tác dụng có lợi đối với nhu cầu năng lượng và vật liệu, giảm mức tiêu thụ năng lượng xuống gần một phần ba lượng tiêu thụ bởi lò phản ứng bể khuấy và tiêu thụ methanol và chất xúc tác xuống 25%.
Từ góc độ kinh tế, tổng mức đầu tư của quá trình cavitation siêu âm thấp hơn so với quá trình khuấy cơ học, chủ yếu là do giảm gần 50% và 11,6% chi phí lò phản ứng và chi phí cột chưng cất methanol, tương ứng. Quá trình cavitation siêu âm cũng làm giảm chi phí sản xuất diesel sinh học do giảm 4% tiêu thụ dầu canola, tổng mức đầu tư thấp hơn, tiêu thụ hóa chất thấp hơn 2,2% và yêu cầu tiện ích thấp hơn 23,8%. Không giống như quá trình khuấy động cơ học, xử lý siêu âm là một khoản đầu tư chấp nhận được do giá trị hiện tại ròng tích cực của nó, thời gian hoàn vốn ngắn hơn và tỷ lệ hoàn vốn nội bộ cao hơn. Ngoài những lợi ích kinh tế kỹ thuật liên quan đến quá trình cavitation siêu âm, nó thân thiện với môi trường hơn so với quá trình khuấy cơ học. Cavitation siêu âm dẫn đến giảm 80% dòng chất thải do sự chuyển đổi cao hơn trong lò phản ứng và giảm tiêu thụ rượu trong quá trình này. (cf. Gholami et al., 2021)

Lò phản ứng cavitation siêu âm từ Hielscher Siêu âm được lắp đặt rộng rãi trong các cơ sở sản xuất diesel sinh học để cải thiện hiệu quả quy trình, năng suất cao hơn và giảm chi phí sản xuất.

Lò phản ứng siêu âm chảy qua lò phản ứng với Máy siêu âm 3x 1kW của model 1000hdT để chuyển đổi diesel sinh học hiệu quả cao.

Yêu cầu thông tin




Lưu ý của chúng tôi Chính sách bảo mật.


Lưu đồ để sản xuất dầu diesel sinh học liên tục bằng cách sử dụng lò phản ứng siêu âm Hielscher để cải thiện pha trộn.

Biểu đồ dòng chảy cho thấy một thiết lập điển hình cho quá trình diesel sinh học được hỗ trợ siêu âm. Việc sử dụng lò phản ứng siêu âm cải thiện hiệu quả quá trình diesel sinh học một cách đáng kể.

Sử dụng chất xúc tác của sự lựa chọn của bạn

Quá trình chuyển hóa siêu âm của diesel sinh học đã được chứng minh là hiệu quả bằng cách sử dụng cả chất xúc tác kiềm hoặc cơ bản. Forinstance, Shinde và Kaliaguine (2019) đã so sánh hiệu quả của việc trộn lưỡi siêu âm và mechnical bằng cách sử dụng các chất xúc tác khác nhau, cụ thể là natri hydroxit (NaOH), kali hydroxit (KOH), (CH3ONa), tetramethyl ammonium hydroxit và bốn guanidines (Propyl-2,3-dicyclohexyl guanidine (PCHG), 1,3-dicyclohexyl 2 n-octyl guanidine (DCOG), 1,1,3,3-tetramethyl guanidine (TMG), 1,3-diphenyl guanidine (DPG)). Trộn siêu âm (ở 35º) như được hiển thị vượt trội cho sản xuất diesel sinh học vượt trội trộn cơ học (ở 65º) bởi năng suất cao hơn và tỷ lệ chuyển đổi. Hiệu quả của việc chuyển khối lượng trong lĩnh vực siêu âm tăng cường tốc độ phản ứng chuyển hóa so với khuấy cơ học. Sonication vượt trội so với khuấy cơ học cho tất cả các chất xúc tác được thử nghiệm. Chạy phản ứng chuyển hóa với cavitation siêu âm là một thay thế hiệu quả năng lượng và khả thi về mặt công nghiệp cho sản xuất diesel sinh học. Bên cạnh các chất xúc tác được sử dụng rộng rãi KOH và NaOH, cả hai chất xúc tác guanidine, propyl-2,3 dicyclohexylguanidine (PCHG) và 1,3-dicyclohexyl 2 n-octylguanidine (DCOG), cả hai đều được chứng minh là altrnatives thú vị để chuyển đổi diesel sinh học.
Mootabadi et al. (2010) đã điều tra tổng hợp diesel sinh học hỗ trợ siêu âm từ dầu cọ bằng cách sử dụng các chất xúc tác oxit kim loại kiềm đa dạng như CaO, BaO và SrO. Hoạt động của chất xúc tác trong tổng hợp diesel sinh học hỗ trợ siêu âm được so sánh với quá trình khuấy từ truyền thống, và người ta thấy rằng quá trình siêu âm cho thấy 95,2% năng suất sử dụng BaO trong thời gian phản ứng 60 phút, nếu không mất 3-4 giờ trong quá trình khuấy thông thường. Đối với chuyển hóa hỗ trợ siêu âm ở điều kiện tối ưu, cần 60 phút để đạt được năng suất 95% so với 2-4 giờ với khuấy thông thường. Ngoài ra, năng suất đạt được với siêu âm trong 60 phút tăng từ 5,5% lên 77,3% sử dụng CaO làm chất xúc tác, 48,2% đến 95,2% sử dụng SrO làm chất xúc tác và 67,3% lên 95,2 sử dụng BaO làm chất xúc tác.

Trộn siêu âm vượt trội so với khuấy cơ học trong năng suất diesel sinh học, thời gian và hiệu quả tổng thể. Trong nghiên cứu, một máy siêu âm Hielscher UP200St đã được sử dụng.

Sản xuất diesel sinh học sử dụng các guanidines khác nhau (3% mol) làm chất xúc tác. (A) Batchreactor khuấy cơ học: (methanol:dầu canola) 4:1, nhiệt độ 65ºC; (B) Lò phản ứng lô siêu âm: ultrasonicator UP200St, (methanol: dầu canola) 4: 1, biên độ 60% của Hoa Kỳ, nhiệt độ 35ºC. Trộn điều khiển siêu âm vượt trội so với khuấy cơ học cho đến nay.
(Nghiên cứu và đồ thị: Shinde và Kaliaguine, 2019)

Yêu cầu thông tin




Lưu ý của chúng tôi Chính sách bảo mật.


Lò phản ứng siêu âm hiệu suất cao để xử lý diesel sinh học cao cấp

Hielscher Ultrasonics cung cấp bộ xử lý siêu âm hiệu suất cao và lò phản ứng để cải thiện sản xuất diesel sinh học dẫn đến năng suất cao hơn, cải thiện chất lượng, giảm thời gian chế biến và chi phí sản xuất thấp hơn.

Lò phản ứng diesel sinh học quy mô nhỏ và trung bình

Lò phản ứng trộn siêu âm để sản xuất dầu diesel sinh họcĐối với sản xuất diesel sinh học cỡ vừa và nhỏ lên đến 9ton/HR (2900 gal/giờ), Hielscher cung cấp cho bạn các UIP500hdT (500 watt), UIP1000hdT (1000 watt), UIP1500hdT (1500 watt), và UIP2000hdT (2000 watt) mô hình máy trộn cắt cao siêu âm. Bốn lò phản ứng siêu âm này rất nhỏ gọn, dễ tích hợp hoặc phù hợp với retro. Chúng được xây dựng cho hoạt động nặng nề 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
1x UIP500hdT (500 watt)
0.25 đến 0,5
80 đến 160
1x UIP1000hdT (1000 watt)
0.5 đến 1,0
160 đến 320
1x UIP1500hdT (1500 watt)
0.75 đến 1,5
240 đến 480
1x UIP2000hdT (2000 watt)
1,0 đến 2,0
320 đến 640
2x UIP2000hdT (2000 watt)
2.0 đến 4.0
640 đến 1280
4XUIP1500hdT (1500 watt)
3,0 đến 6,0
960 đến 1920
6x UIP1500hdT (1500 watt)
4,5 đến 9,0
1440 đến 2880
6x UIP2000hdT (2000 watt)
6,0 đến 12,0
1920 đến 3840

Lò phản ứng diesel sinh học công nghiệp thông lượng rất lớn

sản xuất dầu diesel sinh họcĐối với nhà máy sản xuất diesel sinh học chế biến công nghiệp Hielscher cung cấp UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), UIP10000 (10kW) UIP16000hdT (16kW) đồng nhất siêu âm! Những bộ xử lý siêu âm này 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 đường 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 chế biến công nghiệp điển hình.

tấn/giờ
gal/giờ
1x UIP6000hdT (6000 watt)
3,0 đến 6,0
960 đến 1920
3x UIP4000hdT (4000 watt)
6,0 đến 12,0
1920 đến 3840
5x UIP4000hdT (4000 watt)
10,0 đến 20,0
3200 đến 6400
3x UIP6000hdT (6000 watt)
9.0 đến 18.0
2880 đến 5880
3x UIP10000 (10.000 watt)
15,0 đến 30,0
4800 đến 9600
3x UIP16000hdT (16.000 watt)
24,0 đến 48,0
7680 đến 15360
5x UIP16000hdT
40,0 đến 80,0
12800 đến 25600

Liên hệ chúng tôi! / Hỏi chúng tôi!

Yêu cầu thêm thông tin

Vui lòng sử dụng mẫu dưới đây để yêu cầu thêm thông tin về bộ vi xử lý siêu âm, ứng dụng và giá cả. Chúng tôi sẽ vui mừng để thảo luận về quá trình của bạn với bạn và để cung cấp cho bạn một hệ thống siêu âm đáp ứng yêu cầu của bạn!










Homogenizers siêu âm cao cắt được sử dụng trong phòng thí nghiệm, bench-top, thí điểm và chế biến công nghiệp.

Hielscher Ultrasonics sản xuất hiệu suất cao siêu âm homogenizers cho các ứng dụng trộn, phân tán, nhũ tương và khai thác trên phòng thí nghiệm, thí điểm và quy mô công nghiệp.



Văn học/tài liệu tham khảo

Sự kiện đáng biết

Sản xuất diesel sinh học

Diesel sinh học được sản xuất khi triglyceride được chuyển đổi thành methyl ester béo tự do (FAME) thông qua một phản ứng hóa học được gọi là transesterification. Triglyceride là glycerides, trong đó glycerol được làm mờ bằng axit chuỗi dài, được gọi là axit béo. Những axit béo này có nhiều trong dầu thực vật và chất béo động vật. Trong phản ứng của quá trình chuyển hóa, chất béo trung tính có trong nguyên liệu (ví dụ: dầu thực vật, dầu ăn đã qua sử dụng hoặc chất béo động vật) phản ứng với sự hiện diện của chất xúc tác (ví dụ: kali hydroxit hoặc natri hydroxit) với rượu chính (ví dụ: methanol). Trong phản ứng chuyển hóa diesel sinh học, este alkyl được hình thành từ nguyên liệu của dầu thực vật hoặc mỡ động vật. Vì dầu diesel sinh học có thể được sản xuất từ nhiều nguyên liệu khác nhau như dầu thực vật nguyên chất, dầu thực vật thải, dầu chiên đã qua sử dụng, chất béo động vật như mỡ lợn và mỡ lợn, lượng axit béo tự do (FFAs) có thể thay đổi rất nhiều. Tỷ lệ axit béo tự do của triglyceride là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình sản xuất dầu diesel sinh học và chất lượng diesel sinh học mạnh mẽ. Một lượng lớn axit béo tự do có thể can thiệp vào quá trình chuyển đổi và làm giảm chất lượng diesel sinh học cuối cùng. Vấn đề chính là các axit béo tự do (FFAs) phản ứng với các chất xúc tác kiềm dẫn đến sự hình thành xà phòng. Sự hình thành xà phòng sau đó gây ra vấn đề tách glycerol. Do đó, nguyên liệu có chứa lượng FFAs cao chủ yếu đòi hỏi một quá trình điều trị trước (một cái gọi là phản ứng esterification), trong đó các FFAs được chuyển đổi thành este. Siêu âm thúc đẩy cả phản ứng, chuyển hóa và esterification.
Đọc thêm về siêu âm hỗ trợ axit xúc tác esterification và transesterification cơ sở xúc tác cơ sở của dầu và chất béo kém để diesel sinh học chất lượng cao!


Siêu âm hiệu suất cao! Phạm vi sản phẩm của Hielscher bao gồm toàn bộ quang phổ từ máy siêu âm phòng thí nghiệm nhỏ gọn trên các đơn vị băng ghế dự bị đến các hệ thống siêu âm công nghiệp đầy đủ.

Hielscher Ultrasonics sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao từ Phòng thí nghiệm đến kích thước công nghiệp.