Welche Stoffe müssen bei der Biodieselproduktion üblicherweise durch Zentrifugen abgetrennt werden?

Biodiesel-Scheibenzentrifugen spielen in der modernen Biodieselproduktion eine entscheidende Rolle. Sie gehen über die bloße Trennung zweier Flüssigkeiten hinaus; Dabei handelt es sich um eine effiziente und präzise physikalische Trenntechnologie, die in der Lage ist, eine Vielzahl wichtiger Substanzen aus den Reaktionsprodukten zu isolieren und so die Reinheit, Ausbeute und Gesamteffizienz der Biodiesel deutlich zu verbessern.

1. Rohglycerin

Rohglycerin ist das wichtigste Nebenprodukt der Biodieselproduktion. Bei der Umesterungsreaktion reagieren Pflanzenöle oder tierische Fette mit Methanol (oder Ethanol) in Gegenwart eines Katalysators zu Fettsäuremethylestern (Biodiesel) und Glycerin. Da Glycerin viel dichter ist als Biodiesel und die beiden nicht mischbar sind, treibt die enorme Zentrifugalkraft der Zentrifuge das dichtere Glycerin zu den Außenwänden der rotierenden Trommel, während der weniger dichte Biodiesel in der Innenschicht verbleibt.

Die Abtrennung von Rohglycerin ist die Hauptaufgabe der Zentrifuge bei der Biodieselproduktion. Wenn Rohglycerin nicht effektiv abgetrennt wird, verbleibt es im Biodiesel, wodurch die Produktreinheit verringert wird und nationale oder internationale Standards nicht eingehalten werden. Darüber hinaus erhöht die Anwesenheit von Glycerin die Belastung der nachgeschalteten Wasch- und Raffinierungsprozesse und kann sogar zu Anlagenverstopfungen führen.

2. Nicht umgesetztes Methanol

Bei Umesterungsreaktionen wird häufig überschüssiges Methanol verwendet, um die Reaktion zur Biodieselproduktion voranzutreiben. Nach Abschluss der Reaktion verbleibt eine große Menge nicht umgesetztes Methanol im Reaktionssystem. Dieses Methanol muss zurückgewonnen und wiederverwendet werden, um die Produktionskosten zu senken.

Biodiesel-Scheibenzentrifugen werden in dieser Phase typischerweise in Verbindung mit Geräten wie Destillationstürmen verwendet. Während Biodiesel-Scheibenzentrifugen allein das im Biodiesel gelöste Methanol nicht direkt abtrennen können, können sie in einigen Prozessabläufen zunächst rohes Glycerin von der Masse des Biodiesels abtrennen und dann den abgetrennten rohen Biodiesel zur Methanolrückgewinnung verarbeiten.

3. Katalysator

Die am häufigsten verwendeten Katalysatoren bei der Biodieselproduktion sind Natriumhydroxid (NaOH) oder Natriummethoxid (CH3ONa). Diese Katalysatoren lösen sich nach der Reaktion in der Glycerinphase auf. In einigen Fällen oder bei unzureichender Prozesskontrolle kann es jedoch vorkommen, dass ein Teil des Katalysators in Form von Feststoffpartikeln oder Schwebstoffen im rohen Biodiesel verbleibt.

Durch die Hochgeschwindigkeitsrotation einer Zentrifuge werden diese winzigen Katalysatorpartikel effektiv von der Flüssigkeit getrennt. Katalysatorrückstände in Biodiesel beeinträchtigen nicht nur die Produktqualität, sondern können auch zur Korrosion der nachfolgenden Verarbeitungsanlagen führen. Daher sind Biodiesel-Scheibenzentrifugen für die Abtrennung fester Katalysatoren von entscheidender Bedeutung, insbesondere bei Prozessen mit heterogenen Katalysatoren.

4. Seifen

Wenn das Ausgangsmaterial während der Umesterungsreaktion freie Fettsäuren (FFA) enthält, neutralisieren diese FFAs den alkalischen Katalysator und bilden Fettsäuresalze, sogenannte „Saponite“. Saponite wirken als Emulgatoren und können die Trennung von Glycerin und Biodiesel erheblich beeinflussen, sodass sie eine stabile Emulsion bilden, die allgemein als „Verseifungsemulsion“ bezeichnet wird.

Biodiesel-Scheibenzentrifugen bieten erhebliche Vorteile bei der Trennung von Saponiten. Durch die Optimierung der Betriebsparameter (wie Geschwindigkeit und Temperatur) können Biodiesel-Scheibenzentrifugen diese Emulsion effektiv aufbrechen und Saponite vom Biodiesel trennen. Diese Saponite treten typischerweise mit der Glycerinphase aus oder bilden innerhalb der Zentrifuge eine separate Phase. Eine wirksame Entfernung von Saponiten ist der Schlüssel zur Gewährleistung der Produktreinheit und zur Rationalisierung nachgelagerter Waschprozesse.

5. Wasser

Wasser ist eine erhebliche Verunreinigung bei der Herstellung und Reinigung von Biodiesel. Insbesondere während des Wasserwaschraffinierungsprozesses wird Wasser verwendet, um restliches Glycerin und Katalysator im Biodiesel auszuwaschen. Nach dem Waschen verbleiben winzige Wassertröpfchen im Biodiesel.

Biodiesel-Scheibenzentrifugen können ein effizientes Dehydrierungswerkzeug sein. Da Wasser eine höhere Dichte als Biodiesel hat, können Biodiesel-Scheibenzentrifugen winzige Wassertröpfchen schnell zu größeren Clustern zusammenfassen und sie vom Hauptbiodiesel trennen. Im Vergleich zur herkömmlichen thermischen Trocknung oder Vakuumtrocknung bietet die Zentrifugentwässerung Vorteile wie einen geringen Energieverbrauch, einen hohen Wirkungsgrad und eine hervorragende Kontinuität, wodurch der Wassergehalt in Biodiesel schnell auf einen Wert unterhalb der nationalen Standards gesenkt werden kann.

6. Nicht umgewandeltes Fett und feste Verunreinigungen

Obwohl die Reaktion typischerweise sehr gründlich abläuft, können kleine Mengen nicht umgesetzten Pflanzenöls oder tierischen Fetts im Produkt verbleiben. Diese nicht umgewandelten Fette haben eine ähnliche Dichte wie Biodiesel, aber eine höhere Viskosität, wodurch sie in der Zentrifuge vom Biodiesel getrennt werden.

Wenn das Ausgangsöl außerdem unrein ist, kann es verschiedene feste Verunreinigungen wie winzige Pflanzenfasern, Partikel oder Sedimente enthalten. Biodiesel-Scheibenzentrifugen können diese festen Verunreinigungen leicht von der Flüssigkeit trennen, wodurch die Reinheit des Endprodukts gewährleistet wird und Verschleiß oder Verstopfung nachgeschalteter Geräte vermieden werden.