Ultrazvuk za naftu, plin i obnovljiva goriva
Promjenjive cijene nafte, stroge regulative o stakleničkim plinovima i globalni zzaokret prema održivoj energiji učinili su energetsku efikasnost goriva i usklađenost sa zaštitom okoliša glavnim prioritetima naftne i plinske industrije. Hielscher ultrazvučni uređaji se u istraživačkim laboratorijama i komercijalnim postrojenjima za preradu naširoko koriste kako bi se ispunili ovi zahtjevi u širokom spektru primjena
Hielscher sonikatori ističu se u ključnim koracima obrade, kao što su miješanje, dispergiranje, homogenizacija i otapanje praškastih tvari u tekućinama, kao i u izradi visoko stabilnih emulzija. Ova svestranost se direktno prenosi na unaprijeđene tokove proizvodnje goriva. U nastavku saznajte kako ultrazvučna tehnologija može optimizirati proizvodnju i konvencionalnih i obnovljivih goriva.
Smanjenje NOx emulgiranjem ulja i vode
Ubrizgavanje vode direktno u proces sagorijevanja dokazana je metoda za značajno smanjenje emisija NOx. Dodana voda isparavanjem snižava vršne temperature sagorijevanja, čime se potiskuje stvaranje termičkog NOx. Dok voda isparava, pomaže da se okolno gorivo razbije i ispari, čime se dramatično povećava efektivna površina goriva za potpunije sagorijevanje. Hielscher ultrazvučno emulgiranje osigurava stabilno i ujednačeno stvaranje mikroskopskih emulzija goriva i vode, čime se maksimizira ovaj učinak hlađenja i poboljšanja sagorijevanja.
Kliknite ovdje da pročitate više o smanjenju NOx pomoću ultrazvučne obrade!
Ultrazvučni reaktor UIP1000hdT za poboljšanu esterifikaciju slobodnih masnih kiselina (FFA).
Sonohemijska desulfurizacija
Ultrazvučno potpomognuta desulfurizacija nudi visoko efikasnu i isplativu alternativu tradicionalnoj hidrodesulfurizaciji. Intenzivno lokalno zagrijavanje i visokotlačni mikromlazevi nastali ultrazvučnom kavitacijom iz osnove mijenjaju kinetiku reakcije uklanjanja sumpora. Ovo poboljšanje zasnovano na energiji omogućava upotrebu povoljnijih katalizatora i blažih hemijskih uvjeta, čime se smanjuju i kapitalni izdaci i operativna složenost, uz postizanje strožih granica sadržaja sumpora.
Kliknite ovdje da pročitate više o sonohemijskoj desulfurizaciji!
Biodizel iz biljnog ulja i životinjske masti
Biodizel je čista, obnovljiva alternativa dizelu na bazi nafte. Proizvodi se transesterifikacijom, a dobiva se iz sirovina kao što su biljna ulja, ulje algi, životinjske masti i otpadne masti. Proces proizvodnje temelji se na katalitičkoj reakciji između ovih lipida i alkohola (obično metanola). Hielscher ultrazvučno miješanje dramatično ubrzava proces transesterifikacije stvaranjem intenzivnog mikromiješanja i emulgiranja, čime se drastično skraćuje vrijeme reakcije i povećava prinos. Rezultat je efikasnija proizvodna linija s manjim kapitalnim ulaganjem i smanjenim operativnim troškovima.
Saznajte prednosti ultrazvučnih reaktora za miješanje u proizvodnji biodizela!
Bioetanol iz škroba i šećera
Bioetanol se koristi kao zelena alternativa benzinu. Proizvodi se fermentacijom iz kukuruza, pšenice, krompira, šećerne trske, riže i drugih žitarica. Kvasac se koristi za fermentaciju škroba i šećera iz ovih usjeva u etanol. Ultrazvučna dezintegracija ćelijskih struktura i ekstrakcija intracelularnog materijala smanjuje veličinu čestica i izlaže znatno veću površinu enzimima tokom likvefakcije. Time se poboljšava bioraspoloživost škroba i šećera, što rezultira bržom i potpunijom fermentacijom koja daje više etanola.
Kliknite ovdje da pročitate više o razgradnji ćelija i ekstrakciji!
Biogas iz otpada i mulja
Bioetanol je široko prihvaćena alternativa konvencionalnom benzinu s niskim udjelom ugljika. Proizvodi se fermentacijom škroba i šećera izdvojenih iz usjeva kao što su kukuruz, pšenica, krompir, šećerna trska i riža. Ultrazvučna dezintegracija ćelija razgrađuje čvrste biljne ćelijske zidove i oslobađa intracelularni sadržaj, čime se efikasno smanjuje veličina čestica i maksimizira izložena površina za enzimsko djelovanje tokom likvefakcije. Ova poboljšana bioraspoloživost fermentabilnih šećera dovodi do bržih, potpunijih ciklusa fermentacije i znatno većih prinosa etanola.
Kliknite ovdje da pročitate više o ultrazvučnoj dezintegraciji mulja!
Učinak višestepenog UAOD procesa pri optimalnim parametrima
Često postavljana pitanja: ultrazvučne primjene u naftnoj i plinskoj industriji i obnovljivim gorivima
Kako funkcionira ultrazvučna desulfurizacija i je li usklađena s propisima o zaštiti okoliša?
Ultrazvučna desulfurizacija koristi zvučne valove visokog intenziteta kako bi se pojačala reakcija ili ekstrakcija sumpornih spojeva iz goriva (kao što su dizel i benzin). Efekt akustične kavitacije povećava brzine prijenosa mase, što rafinerijama omogućava efikasniju proizvodnju goriva s ultraniskim sadržajem sumpora (koja zadovoljavaju standarde Euro 5/6 ili EPA). Ovaj proces često zahtijeva manje energije i manje hemijskih agenasa od tradicionalnih metoda, što ga čini isplativim rješenjem za usklađivanje s propisima.
Kako ultrazvučna obrada utječe na taloženje voska i asfaltena?
Ultrazvučna obrada može inhibirati nukleaciju i rast kristala voska i asfaltena, držeći ih suspendiranim u fluidu kako bi se spriječilo začepljenje cjevovoda. Osim toga, pomaže u disperziji hemijskih inhibitora, čineći ih efikasnijim pri nižim koncentracijama. Ovo je ključni alat za osiguranje protoka u proizvodnji u dubokim vodama i proizvodnji teške nafte.
Koje su prednosti primjene ultrazvuka za kondicioniranje isplake za bušenje?
Ultrazvučna obrada stvara ujednačenu disperziju čvrstih tvari (poput bentonita) i aditiva u isplaci za bušenje. To poboljšava reološka svojstva fluida, unaprijeđuje transport krhotina izbušene stijene i smanjuje viskoznost. Rezultat su bolje performanse bušenja, manje trenje i smanjeni operativni troškovi.
Kako ultrazvučna obrada pojačava katalitičke reakcije u rafinerijama?
Intenzivnim mikromiješanjem i turbulencijom ultrazvuk narušava granični sloj oko čestica katalizatora. To značajno poboljšava prijenos mase i izlaže više aktivnih mjesta na površini katalizatora, što dovodi do bržih brzina reakcije, većih prinosa i produženog vijeka trajanja katalizatora.
Mogu li se ultrazvučni sistemi skalirati za industrijsku proizvodnju nafte i plina?
Apsolutno. Hielscher je specijaliziran za sonikatore industrijskog razmjera (do 16 kW po jedinici, koje je moguće jednostavno povezati u klastere) koji se mogu integrirati u postojeće cjevovode putem konfiguracija ultrazvučnih protočnih ćelija. To omogućava besprijekorno povećanje razmjera od laboratorijskih ispitivanja do kontinuirane industrijske proizvodnje s dosljednim, ponovljivim rezultatima.
Mogu li Hielscher sonikatori obrađivati fluide visokog viskoziteta, poput teške nafte ili bitumena?
Da. Hielscher sonikatori sondnog tipa velike snage konstruirani su za obradu visokoviskoznih medija. Oni isporučuju visoke smične sile potrebne za miješanje, dispergiranje i efikasnu obradu teških ulja, čak i u zahtjevnim uvjetima.
Literatura / reference
- 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 – visokoučinski sonikator s ultrazvučnom snagom od 16.000 vati za desulfurizaciju sirove nafte