Ultrazvuk pro ropu, plyn a obnovitelná paliva
Kolísající ceny ropy, přísné předpisy týkající se skleníkových plynů a celosvětový trend směřující k udržitelné energetice učinily z palivové účinnosti a dodržování ekologických předpisů hlavní priority pro ropný průmysl & plynárenství. Ultrazvuková zařízení společnosti Hielscher se hojně využívají ve výzkumných laboratořích i v komerčních zpracovatelských závodech, aby splňovala tyto požadavky v široké škále aplikací
Ultrazvukové přístroje Hielscher vynikají při kritických fázích zpracování, jako je míchání, dispergování, homogenizace a rozpouštění prášků v kapalinách, stejně jako při přípravě vysoce stabilních emulzí. Tato všestrannost se přímo promítá do zefektivnění výrobních procesů paliv. Níže se dozvíte, jak může ultrazvuková technologie optimalizovat výrobu jak konvenčních, tak obnovitelných paliv.
Redukce NOx emulgací olej/voda
Přivádění vody přímo do spalovacího procesu je osvědčenou metodou pro výrazné snížení emisí NOx. Přidaná voda díky odpařování snižuje špičkové teploty spalování, čímž potlačuje tvorbu termických NOx. Jak se voda odpařuje, napomáhá rozptýlení a odpařování okolního paliva, čímž výrazně zvyšuje jeho efektivní povrchovou plochu a umožňuje tak dokonalejší spalování. Ultrazvuková emulgace společnosti Hielscher zajišťuje stabilní a rovnoměrnou tvorbu mikroemulzí paliva a vody, čímž maximalizuje tento chladicí a spalování podporující účinek.
Klikněte zde a přečtěte si více o redukci NOx pomocí ultrazvuku!
Ultrazvukový reaktor UIP1000hdT pro lepší esterifikaci FFA.
Sonochemické odsíření
Odsiřování za pomoci ultrazvuku představuje vysoce účinnou a nákladově efektivní alternativu k tradičnímu hydrodesulfuračnímu procesu. Intenzivní lokální ohřev a vysokotlaké mikroproudy generované ultrazvukovou kavitací zásadně mění reakční kinetiku odstraňování síry. Toto energeticky poháněné vylepšení umožňuje použití cenově dostupnějších katalyzátorů a mírnějších chemických podmínek, čímž se snižují jak investiční náklady, tak provozní náročnost, a zároveň se dosahuje přísnějších limitů obsahu síry.
Klikněte zde a přečtěte si více o sonochemickém odsíření!
Bionafta z rostlinného oleje a živočišného tuku
Bionafta představuje čistou a obnovitelnou alternativu k naftě na bázi ropy. Vyrábí se procesem transesterifikace a získává se z surovin, jako jsou rostlinné oleje, olej z řas, živočišné tuky a odpadní tuky. Výrobní proces je založen na katalytické reakci mezi těmito lipidy a alkoholem (obvykle metanolem). Ultrazvukové míchání společnosti Hielscher výrazně urychluje proces transesterifikace tím, že vytváří intenzivní mikromíchání a emulgaci, což drasticky zkracuje reakční doby a zvyšuje výtěžnost. Výsledkem je efektivnější výrobní linka s nižšími investičními náklady a sníženými provozními náklady.
Seznamte se s výhodami ultrazvukových míchacích reaktorů pro výrobu bionafty!
Bioetanol ze škrobu a cukru
Bioetanol se používá jako ekologická alternativa k benzínu. Vyrábí se fermentací z kukuřice, pšenice, brambor, cukrové třtiny, rýže a dalších obilovin. K fermentaci škrobu a cukrů obsažených v těchto plodinách na ethanol se používají kvasinky. Ultrazvuková dezintegrace buněčných struktur a extrakce intracelulárního materiálu zmenšuje velikost částic a během zkapalňování vystavuje enzymy mnohem větší povrchové ploše. To zlepšuje biologickou dostupnost škrobu a cukru a vede k rychlejšímu a úplnějšímu kvašení, což má za následek vyšší výtěžek etanolu.
Klikněte zde a přečtěte si více o Rozpad buněk a Extrakce!
Bioplyn z odpadů a kalů
Bioetanol je široce používaná nízkouhlíková alternativa k běžnému benzínu. Vyrábí se fermentací škrobů a cukrů extrahovaných z plodin, jako je kukuřice, pšenice, brambory, cukrová třtina a rýže. Ultrazvuková dezintegrace buněk rozbije tuhé buněčné stěny rostlin a uvolní intracelulární obsah, čímž účinně zmenší velikost částic a maximalizuje exponovanou plochu pro enzymatickou reakci během zkapalňování. Tato zvýšená biologická dostupnost fermentovatelných cukrů vede k rychlejším a úplnějším fermentačním cyklům a k výrazně vyšším výtěžkům etanolu.
Klikněte zde a přečtěte si více o Ultrazvukový rozpad kalu!
Vliv vícestupňového UAOD procesu při optimálních parametrech
Často kladené otázky: Využití ultrazvuku v ropném a plynárenském průmyslu a v oblasti obnovitelných paliv
Jak funguje ultrazvukové odsíření a je v souladu s předpisy na ochranu životního prostředí?
Ultrazvukové odsíření využívá vysoce intenzivní zvukové vlny k urychlení reakce nebo extrakce sloučenin síry z paliv (jako je nafta a benzín). Akustický kavitační efekt zvyšuje rychlost přenosu hmoty, což rafinériím umožňuje efektivnější výrobu paliv s extrémně nízkým obsahem síry (splňujících normy Euro 5/6 nebo EPA). Tento proces často vyžaduje méně energie a méně chemických činidel než tradiční metody, což z něj činí nákladově efektivní řešení pro splnění normativních požadavků.
Jak ultrazvuková úprava ovlivňuje srážení vosku a asfaltenů?
Ultrazvukové ošetření může bránit nukleaci a růstu krystalů vosku a asfaltenů, čímž je udržuje v suspenzi v kapalině a zabraňuje tak ucpávání potrubí. Navíc napomáhá disperzi chemických inhibitorů, díky čemuž jsou účinnější i při nižších koncentracích. Jedná se o klíčový nástroj pro zajištění průtoku při těžbě v hlubokých vodách a při těžbě těžké ropy.
Jaké jsou výhody využití ultrazvuku při úpravě vrtné kapaliny?
Ultrazvuková úprava zajišťuje rovnoměrné rozptýlení pevných látek (jako je bentonit) a přísad ve vrtném kalovi. Tím se zlepšují reologické vlastnosti kapaliny, zefektivňuje se odvod vrtného odpadu a snižuje se viskozita. Výsledkem je lepší výkon při vrtání, menší tření a nižší provozní náklady.
Jak ultrazvukové ozařování zlepšuje katalytické reakce v rafinériích?
Díky intenzivnímu mikromíchání a turbulenci narušuje ultrazvuk mezní vrstvu kolem částic katalyzátoru. To výrazně zlepšuje přenos hmoty a odkrývá více aktivních míst na povrchu katalyzátoru, což vede k rychlejším reakčním rychlostem, vyšším výtěžkům a delší životnosti katalyzátoru.
Lze ultrazvukové systémy přizpůsobit pro průmyslovou těžbu ropy a zemního plynu?
Rozhodně. Společnost Hielscher se specializuje na ultrazvukové zařízení v průmyslovém měřítku (s výkonem až 16 kW na jednotku, která lze snadno sdružovat do klastrů), která lze integrovat do stávajících potrubních systémů pomocí konfigurací ultrazvukových průtokových cel. To umožňuje plynulý přechod od laboratorních pokusů k nepřetržité průmyslové výrobě s konzistentními a reprodukovatelnými výsledky.
Zvládnou ultrazvukové zařízení Hielscher zpracovávat vysoce viskózní kapaliny, jako je těžká ropa nebo bitumen?
Ano. Vysoce výkonné sondové ultrazvukové zařízení společnosti Hielscher jsou konstruovány pro zpracování vysoce viskózních médií. Poskytují vysoké střihové síly nezbytné k účinnému míchání, dispergaci a úpravě těžkých olejů, a to i v náročných podmínkách.
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 – vysoce výkonný sonikátor s ultrazvukovým výkonem 16 000 wattů pro odsíření surové ropy