Ultraheli rakendused nafta-, gaasi- ja taastuvkütuste valdkonnas
Kõikuvad naftahinnad, ranged kasvuhoonegaaside reguleeringud ja ülemaailmne püüdlus jätkusuutliku energia suunas on muutnud kütusetõhususe ja keskkonnanõuetele vastavuse nafta- ja gaasitööstuse esmatähtsateks prioriteetideks. Hielscheri ultraheliseadmeid kasutatakse laialdaselt teaduslaboratooriumides ja kommertstöötlemistehastes, et täita neid nõudmisi paljudes erinevates rakendustes
Hielscheri sonikaatorid on suurepärased olulistes töötlusetappides, nagu pulbrite segamine, dispergeerimine, homogeniseerimine ja vedelikes lahustamine, samuti väga stabiilsete emulsioonide valmistamine. See mitmekülgsus parandab otseselt kütuste tootmisprotsesse. Allpool saate tutvuda sellega, kuidas ultraheli tehnoloogia võib optimeerida nii tavapäraste kui ka taastuvkütuste tootmist.
NOx-heitmete vähendamine nafta/vee emulgeerimise abil
Vee otse põlemisprotsessi sissepritsimine on tõestatud meetod NOx-heitmete märkimisväärseks vähendamiseks. Lisatud vesi alandab aurustumise kaudu põlemise tipptemperatuure, mis pärsib termilise NOx teket. Vee aurustumisel aitab see ümbritseval kütusel peenemalt laguneda ja aurustuda, suurendades dramaatiliselt kütuse efektiivset pindala täielikuma põlemise tagamiseks. Hielscheri ultraheliemulgeerimine tagab mikromõõtmeliste kütuse/vee emulsioonide stabiilse ja ühtlase tekke, maksimeerides seda jahutavat ja põlemist parandavat mõju.
Klõpsake siin, et lugeda lähemalt NOx-heitmete vähendamisest ultraheli töötluse abil!
UIP1000hdT ultraheli reaktor vabade rasvhapete (FFA) täiustatud estristamiseks.
Sonokeemiline väävlitustamine
Ultraheliga toetatud väävlitustamine pakub väga tõhusat ja kuluefektiivset alternatiivi traditsioonilisele hüdrovääveldamisele. Ultraheli kavitatsiooni tekitatud intensiivne lokaalne kuumenemine ja kõrgsurve-mikrovoolud muudavad põhjalikult väävli eemaldamise reaktsioonikineetikat. See energiapõhine tõhustus võimaldab kasutada soodsamaid katalüsaatoreid ja leebemaid keemilisi tingimusi, vähendades nii kapitalikulutusi kui ka protsessi keerukust, saavutades samal ajal rangemad väävlipiirmäärad.
Klõpsake siin, et lugeda lähemalt sonokeemilisest väävlitustamisest!
Biodiisel taimeõlist ja loomsest rasvast
Biodiisel on puhas, taastuv alternatiiv naftapõhisele diislikütusele. See toodetakse transesterdamise teel ning valmistatakse toorainetest, sh taimeõlid, vetikaõli, loomsed rasvad ja jäätmerasvad. Tootmisprotsess põhineb katalüütilisel reaktsioonil nende lipiidide ja alkoholi (tavaliselt metanooli) vahel. Hielscheri ultraheli segamine kiirendab transesterdamisprotsessi tunduvalt, tekitades intensiivset mikrosegunemist ja emulgeerumist, mis lühendab drastiliselt reaktsiooniaega ja suurendab saagist. Tulemuseks on tõhusam tootmisliin väiksema kapitaliinvesteeringu ja madalamate tegevuskuludega.
Tutvuge ultraheli segamisreaktorite eelistega biodiisli tootmisel!
Bioetanool tärklisest ja suhkrust
Bioetanooli kasutatakse bensiini rohelise alternatiivina. Seda valmistatakse kääritamise teel maisist, nisust, kartulist, suhkruroost, riisist ja muudest teraviljadest. Pärmi abil kääritatakse nendes kultuurides sisalduv tärklis ja suhkrud etanooliks. Rakustruktuuride ultraheliga desintegreerimine ja rakusisese materjali ekstraheerimine vähendab osakeste suurust ning avab ensüümidele veeldamise ajal palju suurema pindala. See parandab tärklise ja suhkru biosaadavust ning viib kiirema ja täielikuma käärimiseni, mille tulemusena saadakse rohkem etanooli.
Klõpsake siin, et lugeda lähemalt teemade kohta: rakkude desintegreerimine ja ekstraheerimine!
Biogaas jäätmetest ja reoveesettest
Bioetanool on laialt kasutusele võetud vähese süsinikusisaldusega alternatiiv tavapärasele bensiinile. Seda toodetakse maisist, nisust, kartulist, suhkruroost ja riisist ning muudest kultuuridest ekstraheeritud tärklise ja suhkrute kääritamise teel. Ultraheliga rakkude desintegreerimine lõhub jäigad taimerakuseinad ja vabastab rakusisese sisu, vähendades tõhusalt osakeste suurust ning maksimeerides veeldamise ajal ensümaatilisele toimele avatud pindala. Kääritatavate suhkrute parem biosaadavus viib kiiremate ja täielikumate käärimistsükliteni ning märkimisväärselt suuremate etanoolisaakideni.
Klõpsake siin, et lugeda lähemalt teemast: ultraheliga reoveesette desintegreerimine!
Mitmeastmelise UAOD-protsessi mõju optimaalsetel parameetritel
Korduma kippuvad küsimused: ultraheli rakendused nafta-, gaasi- ja taastuvkütuste valdkonnas
Kuidas ultraheliga väävlitustamine töötab ja kas see vastab keskkonnanõuetele?
Ultraheliga väävlitustamine kasutab suure intensiivsusega helilaineid, et tõhustada väävliühendite reaktsiooni või ekstraheerimist kütustest (nt diislikütus ja bensiin). Akustiline kavitatsiooniefekt suurendab massiülekande kiirust, võimaldades rafineerimistehastel toota ülimadala väävlisisaldusega kütuseid (mis vastavad Euro 5/6 või EPA standarditele) tõhusamalt. See protsess vajab sageli vähem energiat ja vähem keemilisi aineid kui traditsioonilised meetodid, muutes selle kuluefektiivseks nõuetele vastavuse lahenduseks.
Kuidas ultraheli töötlus mõjutab vaha ja asfalteenide sadenemist?
Ultraheli töötlus võib pärssida vaha- ja asfalteenikristallide tuumestumist ja kasvu, hoides need vedelikus hõljumas ning ennetades torujuhtmete ummistumist. Lisaks aitab see kaasa keemiliste inhibiitorite dispergeerimisele, muutes need madalamatel kontsentratsioonidel tõhusamaks. See on oluline vahend voolu tagamiseks süvamere- ja raskeõli tootmises.
Millised on ultraheli kasutamise eelised puurimisvedeliku konditsioneerimisel?
Ultraheli töötlus loob tahkete osakeste (nt bentoniit) ja lisandite ühtlase dispersiooni puurimismudas. See parandab vedeliku reoloogilisi omadusi, tõhustab puurmuda transporti ja vähendab viskoossust. Tulemuseks on parem puurimistulemus, väiksem hõõrdumine ja madalamad tegevuskulud.
Kuidas ultraheli töötlus tõhustab katalüütilisi reaktsioone rafineerimistehastes?
Intensiivse mikrosegunemise ja turbulentsi kaudu häirib ultraheli katalüsaatoriosakeste ümber olevat piirkihti. See parandab oluliselt massiülekannet ja avab katalüsaatori pinnal rohkem aktiivseid keskusi, mis viib kiiremate reaktsioonikiiruste, suuremate saagiste ja katalüsaatori pikema elueani.
Kas ultraheli süsteeme saab skaleerida tööstuslikuks nafta- ja gaasitootmiseks?
Kindlasti. Hielscher on spetsialiseerunud tööstusliku mastaabiga sonikaatoritele (kuni 16 kW seadme kohta, mida saab hõlpsasti klastrisse ühendada), mida saab integreerida olemasolevatesse torujuhtmetesse ultraheli läbivoolukambri konfiguratsioonide kaudu. See võimaldab sujuvat skaleerimist laborikatsetelt pidevale tööstuslikule tootmisele järjepidevate ja reprodutseeritavate tulemustega.
Kas Hielscheri sonikaatorid suudavad töödelda suure viskoossusega vedelikke, nagu raskeõli või bituumen?
Jah. Hielscheri suure võimsusega sondtüüpi sonikaatorid on mõeldud väga viskoossete keskkondade töötlemiseks. Need tekitavad suuri nihkejõude, mis on vajalikud raskeõlide tõhusaks segamiseks, dispergeerimiseks ja töötlemiseks isegi keerulistes tingimustes.
Kirjandus / viited
- 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 – suure jõudlusega sonikaator 16 000 vatti ultraheli võimsusega toorõli väävlitustamiseks