超聲波生物柴油處理器

大功率超聲波生物柴油處理系統(tǒng)
生物柴油制備的關(guān)鍵是脂肪酸甘油酯與甲醇等低碳醇的催化酯交換反應(yīng)，而超聲波具有明顯的強化酯交換反應(yīng)的作用，特別是對非均相的反應(yīng)體系可明顯增強其混合（乳化）效果和促進分子間接觸反應(yīng)，使原本需高溫（高壓）條件下進行的反應(yīng)，在室溫（或接近室溫）條件下就可完成，并且縮短反應(yīng)時間。超聲波不僅用于酯交換反應(yīng)過程，而且用于反應(yīng)混合物的分離過程。
一、概述：
超聲波是指頻率為2×10⁴ Hz～10⁷ Hz的聲波，它超過了人耳收聽頻率的范圍。超聲波在液體媒質(zhì)中傳播時，通過機械作用、空化作用和熱作用，產(chǎn)生力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和化學(xué)等一系列效應(yīng)。尤其是高功率的超聲波，會產(chǎn)生強烈的空化作用，從而在局部形成瞬時高溫，高壓、真空和微射流。對化學(xué)萃取、生物柴油生產(chǎn)和聲化學(xué)反應(yīng)，造成了一個非常有利于反應(yīng)過程的局部小環(huán)境，能大大提高反應(yīng)速度，降低反應(yīng)條件。對生物質(zhì)提取而言，會造成植物細胞壁的破壞和溶劑的快速滲透，使被提取的有效成分迅速溶解到溶劑中，從而提高提取率、縮短提取時間、節(jié)省溶劑。超聲波用于生物質(zhì)資源加工則是近年來研究和開發(fā)的熱點，其中***具代表性的工作是超聲波用于植物有效成分的強化提取和超聲波用于生物柴油的制備。
    超聲波化學(xué)萃取、生物柴油生產(chǎn)和聲化學(xué)反應(yīng)生物質(zhì)提取所選取的頻率范圍為15KHz ～100KHz，其中頻率20KHz左右的超聲波使用***多。一個原因是在超聲波系統(tǒng)頻率低，功率相應(yīng)大。國外的應(yīng)用實踐也證明20k***有效，并且已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用。
二、工作原理：

1. 
   基本構(gòu)成：

    超聲波應(yīng)用設(shè)備。大功率超聲波生物柴油處理設(shè)備。該設(shè)備不改變客戶現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程，安裝操作也非常方便。
超聲波生物柴油系統(tǒng)由超聲波振動部件和超聲波專用驅(qū)動電源兩部分構(gòu)成：超聲波振動部件主要包括大功率超聲波換能器、變幅桿、工具頭（發(fā)射頭），用于產(chǎn)生超聲波振動，并將此振動能量向液體中發(fā)射。換能器將輸入的電能轉(zhuǎn)換成機械能，即超聲波。其表現(xiàn)形式是換能器在縱向作來回伸縮運動，振幅一般在幾個微米。這樣的振幅功率密度不夠，是不能直接使用的。變幅桿按設(shè)計需要放大振幅，隔離反應(yīng)溶液和換能器，同時也起到固定整個超聲波振動系統(tǒng)的作用。工具頭與變幅桿相連，變幅桿將超聲波能量振動傳遞給工具頭，再由工具頭將超聲波能量發(fā)射到化學(xué)反應(yīng)液體中。

 

1. 作用原理：

    生物柴油制備的關(guān)鍵是脂肪酸甘油酯與甲醇等低碳醇的催化酯交換反應(yīng)，而超聲波具有明顯的強化酯交換反應(yīng)的作用，特別是對非均相的反應(yīng)體系可明顯增強其混合（乳化）效果和促進分子間接觸反應(yīng)，使原本需高溫（高壓）條件下進行的反應(yīng)，在室溫（或接近室溫）條件下就可完成，并且縮短反應(yīng)時間。超聲波不僅用于酯交換反應(yīng)過程，而且用于反應(yīng)混合物的分離過程。  美國密西西比州立大學(xué)的研究人員在生物柴油生產(chǎn)中采用超聲波加工，5分鐘內(nèi)使生物柴油產(chǎn)率超過99%，而采用常規(guī)的批量反應(yīng)器系統(tǒng)需1個小時以上。該成果近日已在美國《能源和燃料》雜志上發(fā)布。
    另據(jù)報道，采用超聲波加工使常規(guī)攪拌所需的5-10個小時的分離時間縮短到15分鐘以內(nèi)。由一家小型德國公司提供的超聲波加工設(shè)備已應(yīng)用于各種聲化學(xué)領(lǐng)域，用于生物柴油生產(chǎn)是其中之一。另外，采用超聲波加工還有助于使所需的催化劑用量減少50%~60%，并能提高副產(chǎn)物甘油的純度。
將超聲波應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)和工藝過程的聲化學(xué)，是基于在大功率超聲波能量作用下的空化現(xiàn)象：液體中無數(shù)個微型氣泡體形成、增長，再瞬間爆破，從而在局部形成高溫、高壓的環(huán)境。這不僅可為化學(xué)反應(yīng)提供能量，而且可達到較好的混合和更快的分離效果。據(jù)估算，在商業(yè)規(guī)模生物柴油加工中應(yīng)用超聲波處理的成本低于0.01元/升，它取決于物料流速的大小。
另據(jù)報道，將超聲波技術(shù)應(yīng)用于其他生物燃料和替代燃料產(chǎn)品生產(chǎn)的還有：美國愛荷華州立大學(xué)正在研發(fā)用超聲波提高從谷物中生產(chǎn)乙醇的產(chǎn)進植物醫(yī)藥品公司在生物柴油加工中采用超聲波處理，以降低生產(chǎn)成本；GreenShift公司組建通用超聲波公司，現(xiàn)已推出技術(shù)，改進物理和化學(xué)反應(yīng)，包括使蒸汽重整更高效地制取氫氣。

1. 
   工作方式：

被處理液體盛在容器中，發(fā)射頭插入液體中，發(fā)射超聲波。被處理的液體在容器中流過，同時也被強烈的超聲波作用。被處理液體量可多可少，一般而言，對同樣大小的容器，液體流量越小，則在容器中停留的時間也越長，超聲波作用的時間也越長。反之，控制超聲波作用時間越短，則流量（即產(chǎn)量）就越高。
根據(jù)許多客戶的經(jīng)驗積累，一般作如下的配備：
1000W以下系統(tǒng)：主要用于實驗室和小型或中試系統(tǒng)
1000W系統(tǒng)：適用于***大產(chǎn)量不超過800  L/h的生物柴油生產(chǎn)設(shè)備
1500W系統(tǒng)：適用于產(chǎn)量200-1000  L/h的生物柴油生產(chǎn)設(shè)備
2000W系統(tǒng)：適用于產(chǎn)量300-2000 L/h的生物柴油生產(chǎn)設(shè)備
一般一套超聲波處理單元的***大功率不超過2000W。如果需要更大的功率，可以用多個單元組合。
三、主要技術(shù)指標：

1. 
   可選頻率范圍：15KHz ～60 KHz。
2. 常用頻率：20kHz
3. 每單元標稱功率：500W、1000W、1500W、2000W、，頻率越低，每單元功率越大；頻率越高，每單元的功率越小。也可以多單元組合使用。
4. 工具頭（探頭）材料：不銹鋼，鈦合金，也可根據(jù)用戶特殊要求定制。
5. 超聲波振動部件典型尺寸：Φ160mm×800mm
6. 超聲波振動部件典型重量：12 kg
7. 驅(qū)動電源：模擬式電源，數(shù)控式電源，頻率自動跟蹤、過流過壓保護、功率大小可調(diào)。
8. 驅(qū)動電源典型尺寸：350×250×120mm
9. 驅(qū)動電源典型重量：18 kg
10. 四、我公司超聲波生物柴油處理系統(tǒng)實物圖