Ултразвук за нефт, газ и възобновяеми горива
Колебанията в цените на петрола, строгите регулации за емисиите на парникови газове и глобалният стремеж към устойчива енергия превърнаха горивната ефективност и спазването на екологичните изисквания в основни приоритети за петролната & 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 апарати на Hielscher се отличават при критични етапи от производствения процес, като смесване, диспергиране, хомогенизиране и разтваряне на прахове в течности, както и при получаването на изключително стабилни емулсии. Тази универсалност се отразява пряко в подобрените работни процеси при производството на горива. Разберете 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 термичното образуване на NOx. Докато водата се изпарява, тя спомага за разбиването и изпаряването на околното гориво, като драстично увеличава ефективната повърхност на горивото за по-пълно горене. Ултразвуковата емулгиране на Hielscher осигурява стабилно и равномерно образуване на микромащабни емулсии от гориво и вода, като максимизира този охлаждащ и подобряващ горенето ефект.
Кликнете тук, за да прочетете повече за намаляването на NOx с помощта на ултразвук!
Ултразвуков реактор UIP1000hdT за подобрена естерификация на FFA.
Сонохимична десулфуризация
Десулфуризацията с ултразвукова подпомощ предлага високоефективна и икономична алтернатива на традиционната хидродесулфуризация. Интензивното локално нагряване и микроструите под високо налягане, генерирани от ултразвуковата кавитация, коренно променят кинетиката на реакцията при отстраняването на сярата. Това енергийно обусловено подобрение позволява използването на по-достъпни катализатори и по-меки химични условия, което намалява както капиталовите разходи, така и оперативната сложност, като същевременно се постигат по-строги граници за съдържанието на сяра.
Кликнете тук, за да прочетете повече за Сонохимичната десулфуризация!
Биодизел от растително масло и животински мазнини
Биодизелът представлява чиста, възобновяема алтернатива на дизеловото гориво на петролна основа. Произвеждан чрез трансестерификация, той се получава от суровини като 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 на Hielscher значително ускорява процеса на трансестерификация, като създава интензивно микросмесване и емулгиране, което драстично намалява времето за реакция и повишава добива. Резултатът е по-ефективна производствена линия с по-ниски капиталови инвестиции и намалени оперативни разходи.
Открийте предимствата на ултразвуковите смесителни реактори за биодизел!
Биоетанол от нишесте и захар
Биоетанолът се използва като екологична алтернатива на бензина. Той се произвежда чрез ферментация от царевица, пшеница, картофи, захарна тръстика, ориз и други зърнени култури. Дрождите се използват за ферментация на нишестето и захарите, съдържащи се в тези култури, до етанол. Ултразвуковото разграждане на клетъчните структури и екстракцията на вътреклетъчния материал намаляват размера на частиците и излагат много по-голяма повърхност на действието на ензимите по време на втечняването. Това подобрява биодостъпността на нишестето и захарта и води до по-бърза и по-пълна ферментация, което от своя страна води до получаването на повече етанол.
Кликнете тук, за да прочетете повече за клетъчно разпадане и Екстракция!
Биогаз от отпадъци и утайки
Биоетанолът е широко разпространена нисковъглеродна алтернатива на конвенционалния бензин. Той се произвежда чрез ферментация на нишесте и захари, извлечени от култури като царевица, пшеница, картофи, захарна тръстика и ориз. Ултразвуковото разграждане на клетките разрушава твърдите растителни клетъчни стени и освобождава вътреклетъчното съдържание, като ефективно намалява размера на частиците и увеличава до максимум изложената повърхност за ензимно действие по време на втечняването. Тази подобрена биодостъпност на ферментиращите захари води до по-бързи и по-пълни ферментационни цикли и значително по-висок добив на етанол.
Кликнете тук, за да прочетете повече за Ултразвуково разпадане на утайките!
Ефект на многоетапния процес на UAOD при оптимални параметри
Често задавани въпроси: Приложения на ултразвука в нефтената, газовата и сектора на възобновяемите горива
Как функционира ултразвуковото десулфуриране и отговаря ли то на екологичните норми?
При ултразвуковото десулфуриране се използват звукови вълни с висока интензивност за ускоряване на реакцията или извличането на серни съединения от горивата (като дизел и бензин). Ефектът на акустичната кавитация увеличава скоростта на масов пренос, което позволява на рафинериите да произвеждат горива с ултраниско съдържание на сяра (отговарящи на стандартите Euro 5/6 или EPA) по-ефективно. Този процес често изисква по-малко енергия и по-малко химически агенти в сравнение с традиционните методи, което го превръща в икономически ефективно решение за спазване на нормативните изисквания.
Как ултразвуковото третиране влияе върху утаяването на восъка и асфалтените?
Ултразвуковото обработване може да потисне образуването и растежа на кристали от восък и асфалтен, като ги поддържа в суспензия във флуида, за да се предотврати запушването на тръбопроводите. Освен това то спомага за диспергирането на химическите инхибитори, което ги прави по-ефективни при по-ниски концентрации. Това е ключово средство за осигуряване на потока при добив на нефт в дълбоки води и при добив на тежки нефти.
Какви са предимствата от използването на ултразвук за обработка на сондажната течност?
Ултразвуковата обработка осигурява равномерно разпръскване на твърдите частици (като бентонит) и добавките в сондажната течност. Това подобрява реологичните свойства на течността, улеснява транспортирането на отпадъците от сондирането и намалява вискозитета. Резултатът е по-добра производителност при сондирането, по-малко триене и по-ниски експлоатационни разходи.
Как ултразвуковото обработване подобрява каталитичните реакции в нефтопреработвателните заводи?
Чрез интензивно микросмесване и турбулентност ултразвукът нарушава граничния слой около частиците на катализатора. Това значително подобрява масообмена и разкрива повече активни центрове на повърхността на катализатора, което води до по-високи реакционни скорости, по-високи добиви и удължен експлоатационен срок на катализатора.
Могат ли ултразвуковите системи да се адаптират за промишлено производство на нефт и газ?
Разбира се. Hielscher е специализирана в производството на ултразвукови апарати за промишлено приложение (с мощност до 16 kW на брой, които лесно могат да се обединяват в клъстери), които могат да бъдат интегрирани в съществуващи тръбопроводи чрез конфигурации с ултразвукови проточни клетки. Това позволява плавно преминаване от лабораторни изпитания към непрекъснато промишлено производство с постоянни и възпроизводими резултати.
Могат ли ултразвуковите апарати на Hielscher да обработват течности с висока вискозитет, като тежки нефтени продукти или битум?
Да. Високомощните соникатори с сонда на Hielscher са проектирани за обработка на високовискозни среди. Те осигуряват високите срязващи сили, необходими за ефективно смесване, диспергиране и обработка на тежки масла, дори при трудни условия.
Литература / Препратки
- 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 – високопроизводителен ултразвуков уред с ултразвукова мощност 16 000 вата за сурова десулфуризация