فناوری فراصوت برای نفت، گاز و سوخت‌های تجدیدپذیر

نوسان قیمت نفت، مقررات سخت‌گیرانه دربارهٔ گازهای گلخانه‌ای و حرکت جهانی به‌سوی انرژی پایدار، بهره‌وری سوخت و رعایت مقررات زیست‌محیطی را به اولویت‌های اصلی صنعت نفت و گاز تبدیل کرده‌اند. دستگاه‌های فراصوتی Hielscher به‌طور گسترده در آزمایشگاه‌های پژوهشی و واحدهای فرآوری تجاری به کار گرفته می‌شوند تا این الزامات را در طیف وسیعی از کاربردها برآورده کنند.

سونیکاتورهای Hielscher در مراحل کلیدی فرآوری مانند اختلاط، پراکنده‌سازی، همگن‌سازی و حل‌کردن پودرها در مایعات، و نیز فرمولاسیون امولسیون‌های بسیار پایدار، عملکردی ممتاز دارند. این تنوع کاربرد مستقیماً به بهبود روند تولید سوخت می‌انجامد. در ادامه ببینید فناوری فراصوت چگونه می‌تواند تولید سوخت‌های متداول و تجدیدپذیر را بهینه کند.

کاهش NOx با امولسیون‌سازی روغن/آب

تزریق مستقیم آب به فرایند احتراق، روشی اثبات‌شده برای کاهش چشمگیر انتشار NOx است. آب افزوده‌شده با تبخیر، بیشینهٔ دمای احتراق را کاهش می‌دهد و در نتیجه تشکیل NOx حرارتی را مهار می‌کند. آب هنگام تبخیر به خردشدن و تبخیر سوخت پیرامون خود کمک می‌کند و سطح مؤثر سوخت را برای احتراق کامل‌تر به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد. امولسیون‌سازی فراصوتی Hielscher تشکیل پایدار و یکنواخت امولسیون‌های سوخت/آب در مقیاس میکرو را تضمین می‌کند و این اثر خنک‌کنندگی و بهبود احتراق را به حداکثر می‌رساند.
برای مطالعهٔ بیشتر دربارهٔ کاهش NOx با فراصوت‌دهی، اینجا کلیک کنید!

گوگردزدایی سونوشیمیایی

گوگردزدایی به کمک فراصوت، جایگزینی بسیار کارآمد و مقرون‌به‌صرفه برای گوگردزدایی هیدروژنی متداول ارائه می‌دهد. گرمایش موضعی شدید و ریزجت‌های پرفشار ناشی از کاویتاسیون فراصوتی، سینتیک واکنش حذف گوگرد را به‌طور بنیادی تغییر می‌دهند. این بهبود ناشی از انرژی، استفاده از کاتالیزورهای ارزان‌تر و شرایط شیمیایی ملایم‌تر را امکان‌پذیر می‌کند و ضمن دستیابی به حدود سخت‌گیرانه‌تر محتوای گوگرد، هزینه‌های سرمایه‌ای و پیچیدگی عملیاتی را کاهش می‌دهد.
برای مطالعهٔ بیشتر دربارهٔ گوگردزدایی سونوشیمیایی، اینجا کلیک کنید!

بیودیزل از روغن گیاهی و چربی حیوانی

بیودیزل جایگزینی پاک و تجدیدپذیر برای گازوئیل نفتی است. این سوخت از طریق ترانس‌استریفیکاسیون و از خوراک‌هایی شامل روغن‌های گیاهی، روغن جلبک، چربی‌های حیوانی و چربی‌های ضایعاتی تولید می‌شود. فرایند تولید بر واکنش کاتالیزوری میان این لیپیدها و یک الکل (معمولاً متانول) تکیه دارد. اختلاط فراصوتی Hielscher با ایجاد ریزاختلاط شدید و امولسیون‌سازی، فرایند ترانس‌استریفیکاسیون را به‌طور چشمگیری تسریع می‌کند؛ در نتیجه زمان واکنش به‌شدت کاهش می‌یابد و بازده افزایش پیدا می‌کند. حاصل، خط تولیدی کارآمدتر با سرمایه‌گذاری اولیهٔ کمتر و هزینه‌های عملیاتی پایین‌تر است.
با مزایای راکتورهای اختلاط فراصوتی برای بیودیزل آشنا شوید!

بیواتانول از نشاسته و قند

بیواتانول به‌عنوان جایگزینی سبز برای بنزین استفاده می‌شود. این سوخت از ذرت، گندم، سیب‌زمینی، نیشکر، برنج و سایر غلات، از طریق تخمیر تولید می‌شود. برای تخمیر نشاسته و قندهای موجود در این محصولات و تبدیل آن‌ها به اتانول از مخمر استفاده می‌شود. متلاشی‌سازی فراصوتی ساختارهای سلولی و استخراج مواد درون‌سلولی، اندازهٔ ذرات را کاهش می‌دهد و طی مایع‌سازی، سطح بسیار بیشتری را در معرض آنزیم‌ها قرار می‌دهد. این امر دسترس‌پذیری زیستی نشاسته و قند را بهبود می‌بخشد و موجب تخمیر سریع‌تر و کامل‌تر و در نتیجه تولید اتانول بیشتر می‌شود.
برای مطالعهٔ بیشتر، اینجا کلیک کنید: متلاشی‌سازی سلول و استخراج!

بیوگاز از پسماند و لجن

بیواتانول جایگزینی کم‌کربن برای بنزین متداول است که به‌طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. این سوخت از طریق تخمیر نشاسته‌ها و قندهای استخراج‌شده از محصولاتی مانند ذرت، گندم، سیب‌زمینی، نیشکر و برنج تولید می‌شود. متلاشی‌سازی فراصوتی سلول، دیواره‌های سخت سلول‌های گیاهی را می‌شکند و محتویات درون‌سلولی را آزاد می‌کند؛ در نتیجه اندازهٔ ذرات به‌طور مؤثری کاهش می‌یابد و سطح در دسترس برای فعالیت آنزیمی طی مایع‌سازی به حداکثر می‌رسد. این افزایش دسترس‌پذیری زیستی قندهای قابل‌تخمیر، به چرخه‌های تخمیر سریع‌تر و کامل‌تر و بازده به‌مراتب بالاتر اتانول می‌انجامد.
برای مطالعهٔ بیشتر، اینجا کلیک کنید: متلاشی‌سازی فراصوتی لجن!

اثر فرایند چندمرحله‌ای UAOD در پارامترهای بهینه

منابع علمی / مراجع

• 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.