Ултразвук за нефт, газ и възобновяеми горива
Колебанията в цените на нефта, строгите регулации за парниковите газове и глобалният стремеж към устойчива енергия превърнаха горивната ефективност и спазването на екологичните изисквания във водещи приоритети за нефтената и газовата промишленост. Ултразвуковите устройства на Hielscher се използват широко в изследователски лаборатории и промишлени преработвателни предприятия, за да отговорят на тези изисквания в широк спектър от приложения
Ултразвуковите устройства на Hielscher се отличават при критични технологични операции като смесване, диспергиране, хомогенизиране и разтваряне на прахове в течности, както и при получаване на изключително стабилни емулсии. Тази многофункционалност води пряко до подобряване на процесите за производство на горива. Разгледайте по-долу как ултразвуковата технология може да оптимизира производството както на конвенционални, така и на възобновяеми горива.
Намаляване на NOx чрез емулгиране на масло/вода
Впръскването на вода директно в процеса на горене е доказан метод за значително намаляване на емисиите на NOx. Добавената вода понижава пиковите температури на горене чрез изпаряване, което потиска образуването на термични NOx. При изпаряването си водата спомага за раздробяването и изпаряването на заобикалящото я гориво, като драстично увеличава ефективната му повърхност за по-пълно изгаряне. Ултразвуковото емулгиране с Hielscher осигурява стабилно и равномерно образуване на емулсии гориво/вода с микрометрови размери на капките, като максимизира този охлаждащ и подобряващ горенето ефект.
Щракнете тук, за да прочетете повече за намаляването на NOx чрез ултразвукова обработка!
Сонохимично десулфуриране
Десулфурирането, подпомагано от ултразвук, предлага високоефективна и икономически изгодна алтернатива на традиционното хидродесулфуриране. Интензивното локално нагряване и микроструите под високо налягане, генерирани от ултразвуковата кавитация, променят съществено кинетиката на реакциите за отстраняване на сярата. Това подобрение, предизвикано от внесената енергия, позволява използването на по-достъпни катализатори и по-меки химични условия, като намалява както капиталовите разходи, така и експлоатационната сложност и същевременно постига по-строги ограничения за съдържанието на сяра.
Щракнете тук, за да прочетете повече за сонохимичното десулфуриране!
Биодизел от растително масло и животинска мазнина
Биодизелът е чиста, възобновяема алтернатива на дизела на нефтена основа. Той се произвежда чрез трансестерификация от суровини, включващи растителни масла, масло от водорасли, животински мазнини и отпадъчни мазнини. Производственият процес се основава на каталитична реакция между тези липиди и алкохол (обикновено метанол). Ултразвуковото смесване с Hielscher ускорява драстично процеса на трансестерификация чрез създаване на интензивно микросмесване и емулгиране, което значително съкращава времето за реакция и увеличава добива. Резултатът е по-ефективна производствена линия с по-ниски капиталови инвестиции и намалени експлоатационни разходи.
Разгледайте предимствата на ултразвуковите смесителни реактори за биодизел!
Биоетанол от нишесте и захар
Биоетанолът се използва като екологична алтернатива на бензина. Той се произвежда от царевица, пшеница, картофи, захарна тръстика, ориз и други зърнени култури чрез ферментация. Използват се дрожди за ферментиране до етанол на нишестето и захарите, съдържащи се в тези култури. Ултразвуковото разрушаване на клетъчните структури и екстракцията на вътреклетъчния материал намаляват размера на частиците и осигуряват много по-голяма повърхност за действието на ензимите по време на втечняването. Това подобрява бионаличността на нишестето и захарта и води до по-бърза и по-пълна ферментация, при която се получава повече етанол.
Щракнете тук, за да прочетете повече за разрушаването на клетките и екстракцията!
Биогаз от отпадъци и утайки
Биоетанолът е широко използвана нисковъглеродна алтернатива на конвенционалния бензин. Той се произвежда чрез ферментация на нишестета и захари, извлечени от култури като царевица, пшеница, картофи, захарна тръстика и ориз. Ултразвуковото разрушаване на клетките разгражда твърдите растителни клетъчни стени и освобождава вътреклетъчното съдържимо, като ефективно намалява размера на частиците и максимизира достъпната повърхност за ензимно действие по време на втечняването. Тази повишена бионаличност на ферментируемите захари води до по-бързи и по-пълни цикли на ферментация и значително по-високи добиви на етанол.
Щракнете тук, за да прочетете повече за ултразвуковата дезинтеграция на утайки!
Често задавани въпроси: ултразвукови приложения при нефт, газ и възобновяеми горива
Как работи ултразвуковото десулфуриране и съответства ли на екологичните регулации?
Ултразвуковото десулфуриране използва звукови вълни с висок интензитет, за да подобри реакцията или екстракцията на серни съединения от горива (като дизел и бензин). Ефектът на акустичната кавитация увеличава скоростта на масопренос, което позволява на рафинериите да произвеждат по-ефективно горива със свръхниско съдържание на сяра (отговарящи на стандартите Euro 5/6 или EPA). Този процес често изисква по-малко енергия и по-малко химични реагенти от традиционните методи, което го прави икономически изгодно решение за спазване на изискванията.
Как влияе ултразвуковата обработка върху утаяването на парафини и асфалтени?
Ултразвуковата обработка може да потисне образуването на зародиши и растежа на кристали на парафини и асфалтени, като ги поддържа суспендирани във флуида, за да предотврати запушване на тръбопроводите. Освен това тя подпомага диспергирането на химични инхибитори, като ги прави по-ефективни при по-ниски концентрации. Това е ключов инструмент за осигуряване на безпрепятствен поток при дълбоководен добив и добив на тежък нефт.
Какви са предимствата на използването на ултразвук за кондициониране на сондажни флуиди?
Ултразвуковата обработка създава равномерна дисперсия на твърди вещества (като бентонит) и добавки в сондажния разтвор. Това подобрява реологичните свойства на флуида, подобрява транспортирането на сондажния шлам и намалява вискозитета. Резултатът е по-добра ефективност на сондирането, по-ниско триене и намалени експлоатационни разходи.
Как ултразвуковата обработка подобрява каталитичните реакции в рафинериите?
Чрез интензивно микросмесване и турбулентност ултразвукът разрушава граничния слой около частиците на катализатора. Това значително подобрява масопреноса и осигурява достъп до повече активни центрове върху повърхността на катализатора, което води до по-високи скорости на реакциите, по-високи добиви и удължен експлоатационен живот на катализатора.
Могат ли ултразвуковите системи да бъдат мащабирани за промишлен добив на нефт и газ?
Категорично. Hielscher е специализирана в ултразвукови устройства за промишлен мащаб (до 16kW на устройство, които могат лесно да се обединяват в групи), които могат да бъдат интегрирани в съществуващи тръбопроводи чрез конфигурации с ултразвукови проточни клетки. Това позволява плавно увеличаване на мащаба от лабораторни изпитвания до непрекъснато промишлено производство с постоянни, възпроизводими резултати.
Могат ли ултразвуковите устройства на Hielscher да обработват флуиди с висок вискозитет като тежък нефт или битум?
Да. Мощните ултразвукови устройства със сонда на Hielscher са проектирани за обработка на среди с висок вискозитет. Те осигуряват големите сили на срязване, необходими за ефективно смесване, диспергиране и обработка на тежки нефтени суровини, дори при трудни условия.
Литература / Източници
- Abdullah, C. S. ; Baluch, N.; Mohtar S. (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi (Sciences ; Engineering) 77:5; 2015. 155-161.
- 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.
- Paolo Guida; Abdul Gani Abdul Jameel; Saumitra Saxena; William L. Roberts (2021): Fundamental Aspects and Applications of Ultrasonically Induced Cavitation in Heavy Fuel Oil with a Focus on Deasphalting, Emulsions, and Oxidative Desulfurization. Catalytic and Noncatalytic Upgrading of Oils ACS Symposium Series. Chapter 10, 2021. 233-293.
- Wu, P., Yang, Y., Colucci, J.A. and Grulke, E.A. (2007): Effect of Ultrasonication on Droplet Size in Biodiesel Mixtures. J Am Oil Chem Soc, 84: 877-884.
- Kumar D., Kumar G., Poonam, Singh C. P. (2010): Ultrasonic-assisted transesterification of Jatropha curcus oil using solid catalyst, Na/SiO2. Ultrasonics Sonochemistry 2010 Jun; 17(5): 839-44.
- 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.
- Darwin, Sebayan; Agustian, Egi; Praptijanto, Achmad (2010): Transesterification Of Biodiesel From Waste Cooking Oil Using Ultrasonic Technique. International Conference on Environment 2010 (ICENV 2010).
- Rajendran Velmurugan, Karuppan Muthukumar (2011): Utilization of sugarcane bagasse for bioethanol production: Sono-assisted acid hydrolysis approach. Bioresource Technology, Volume 102, Issue 14, 2011. 7119-7123.
- Zhilin Wu, Bernd Ondruschka (2010): Ultrasound-assisted oxidative desulfurization of liquid fuels and its industrial application. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 17, Issue 6, 2010. 1027-1032.
UIP16000hdT – високопроизводително ултразвуково устройство с ултразвукова мощност 16 000 вата за десулфуриране на суров нефт

