Ultrasonics öljylle, kaasulle ja uusiutuville polttoaineille
Öljyn hinnan vaihtelut, tiukat kasvihuonekaasupäästöjä koskevat säännökset sekä maailmanlaajuinen siirtyminen kohti kestävää energiaa ovat nostaneet polttoainetehokkuuden ja ympäristömääräysten noudattamisen öljyalan tärkeimmiksi prioriteeteiksi & kaasuteollisuus. Hielscherin ultraäänilaitteita käytetään laajalti tutkimuslaboratorioissa ja kaupallisissa tuotantolaitoksissa, jotta näihin vaatimuksiin voidaan vastata monenlaisissa sovelluksissa
Hielscherin ultraäänilaitteet sopivat erinomaisesti kriittisiin prosessivaiheisiin, kuten sekoittamiseen, dispergointiin, homogenisointiin ja jauheiden liuottamiseen nesteisiin, sekä erittäin vakaiden emulsioiden valmistamiseen. Tämä monipuolisuus näkyy suoraan polttoaineen tuotantoprosessien tehostumisena. Tutustu alla siihen, miten ultraääniteknologia voi optimoida sekä perinteisten että uusiutuvien polttoaineiden valmistusta.
NOx-päästöjen vähentäminen öljyn/veden emulgoinnin avulla
Veden ruiskuttaminen suoraan palamisprosessiin on todistetusti toimiva menetelmä NOx-päästöjen merkittävään vähentämiseen. Lisätty vesi alentaa palamisen huippulämpötiloja haihtumisen kautta, mikä hillitsee lämpöperäisen NOx:n muodostumista. Vesi höyrystyessään auttaa hajottamaan ja höyrystämään ympäröivää polttoainetta, mikä lisää dramaattisesti polttoaineen tehokasta pinta-alaa ja mahdollistaa täydellisemmän palamisen. Hielscherin ultraäänemulgointi takaa mikroskooppisten polttoaine-vesiemulsioiden vakaan ja tasaisen muodostumisen, mikä maksimoi tämän jäähdytys- ja palamista tehostavan vaikutuksen.
Klikkaa tästä lukeaksesi lisää NOx-vähentämisestä ultraäänellä!
UIP1000hdT-ultraäänireaktori FFA-yhdisteiden esteröinnin tehostamiseksi.
Sonokemiallinen rikinpoisto
Ultraäänellä tuettu rikinpoisto tarjoaa erittäin tehokkaan ja kustannustehokkaan vaihtoehdon perinteiselle hydrodesulfuraatiolle. Ultraäänikavitaation tuottama voimakas paikallinen lämpeneminen ja korkeapaineiset mikrosuihkut muuttavat perustavanlaatuisesti rikinpoiston reaktiokinetiikkaa. Tämä energian avulla saavutettu tehostus mahdollistaa edullisempien katalyyttien ja lievempien kemiallisten olosuhteiden käytön, mikä vähentää sekä investointikustannuksia että toiminnan monimutkaisuutta ja samalla mahdollistaa tiukempien rikkipäästörajojen saavuttamisen.
Klikkaa tästä lukeaksesi lisää Sonochemical Desulfurization!
Biodiesel kasviöljystä ja eläinrasvasta
Biodieseli on puhdas, uusiutuva vaihtoehto öljypohjaiselle dieselille. Se valmistetaan transesteröinnin avulla raaka-aineista, joita ovat muun muassa kasviöljyt, leväöljy, eläinrasvat ja jäteöljyt. Valmistusprosessi perustuu näiden lipidien ja alkoholin (tyypillisesti metanolin) väliseen katalyyttiseen reaktioon. Hielscherin ultraäänisekoitus nopeuttaa transesteröintiprosessia merkittävästi luomalla voimakasta mikrosekoitusta ja emulgointia, mikä lyhentää reaktioaikoja huomattavasti ja parantaa saantoa. Tuloksena on tehokkaampi tuotantolinja, joka vaatii pienempiä pääomasijoituksia ja alentaa käyttökustannuksia.
Tutustu biodieselin valmistuksessa käytettävien ultraäänisekoitusreaktoreiden etuihin!
Bioetanoli tärkkelyksestä ja sokerista
Bioetanolia käytetään ympäristöystävällisenä vaihtoehtona bensiinille. Sitä valmistetaan maissista, vehnästä, perunoista, sokeriruo’osta, riisistä ja muista viljoista käymisprosessin avulla. Hiivaa käytetään näissä viljelykasveissa olevan tärkkelyksen ja sokerien käymiseen etanoliksi. Solurakenteiden ultraäänikäsittely ja solunsisäisen aineksen uuttaminen pienentävät hiukkaskokoa ja paljastavat entsyymeille paljon suuremman pinta-alan nesteytysprosessin aikana. Tämä parantaa tärkkelyksen ja sokerin biologista hyötyosuutta ja johtaa nopeampaan ja täydellisempään käymiseen, mikä puolestaan tuottaa enemmän etanolia.
Klikkaa tästä lukeaksesi lisää solujen hajoaminen ja Uuttaminen!
Biokaasua jätteistä ja lietteestä
Bioetanoli on laajalti käytetty, vähähiilinen vaihtoehto perinteiselle bensiinille. Sitä tuotetaan fermentoimalla tärkkelystä ja sokereita, jotka on uutettu viljelykasveista, kuten maissista, vehnästä, perunasta, sokeriruo’osta ja riisistä. Ultraäänikäsittely hajottaa kasvien jäykät soluseinät ja vapauttaa solunsisäisen sisällön, mikä pienentää tehokkaasti hiukkaskokoa ja maksimoi entsymaattisen reaktion altistuvan pinta-alan nesteytysprosessin aikana. Tämä fermentoitavien sokerien parantunut biologinen saatavuus johtaa nopeampiin ja täydellisempiin käymiskierroksiin sekä huomattavasti suurempiin etanolisatoihin.
Klikkaa tästä lukeaksesi lisää ultraäänilietteen hajoaminen!
Monivaiheisen UAOD-prosessin vaikutus optimaalisilla parametreilla
Usein kysytyt kysymykset: Ultraäänisovellukset öljy-, kaasu- ja uusiutuvien polttoaineiden alalla
Miten ultraäänirikkipoisto toimii, ja täyttääkö se ympäristömääräykset?
Ultraäänirikkipoistossa käytetään voimakkaita ääniaaltoja tehostamaan rikkiyhdisteiden reaktiota tai uuttamista polttoaineista (kuten dieselistä ja bensiinistä). Akustinen kavitaatioilmiö lisää massansiirtonopeuksia, minkä ansiosta jalostamot voivat tuottaa erittäin vähärikkisiä polttoaineita (jotka täyttävät Euro 5/6- tai EPA-standardit) entistä tehokkaammin. Tämä prosessi vaatii usein vähemmän energiaa ja kemikaaleja kuin perinteiset menetelmät, mikä tekee siitä kustannustehokkaan ratkaisun vaatimustenmukaisuuden varmistamiseksi.
Miten ultraäänikäsittely vaikuttaa vahan ja asfalteenin saostumiseen?
Ultraäänikäsittely voi estää vaha- ja asfalteenikiteiden muodostumista ja kasvua, jolloin ne pysyvät suspensiossa nesteessä ja estävät putkiston tukkeutumisen. Lisäksi se edistää kemiallisten estäjien leviämistä, jolloin ne toimivat tehokkaammin pienemmillä pitoisuuksilla. Tämä on keskeinen keino virtauksen varmistamiseksi syvänmeren ja raskasöljyn tuotannossa.
Mitkä ovat ultraäänen käytön edut porausnesteen käsittelyssä?
Ultraäänikäsittelyllä saadaan aikaan kiinteiden aineiden (kuten bentoniitin) ja lisäaineiden tasainen jakautuminen porauslietteeseen. Tämä parantaa nesteen reologisia ominaisuuksia, tehostaa porausjätteen kuljetusta ja alentaa viskositeettia. Tuloksena on parempi porausteho, pienempi kitka ja alhaisemmat käyttökustannukset.
Miten ultraäänikäsittely tehostaa katalyyttisiä reaktioita jalostamoissa?
Ultraääni hajottaa katalyyttihiukkasten ympärillä olevan rajakerroksen voimakkaan mikrosekoituksen ja turbulenssin avulla. Tämä parantaa merkittävästi massansiirtoa ja paljastaa enemmän aktiivisia kohtia katalyytin pinnalla, mikä johtaa nopeampiin reaktiovauhteihin, suurempiin saantoihin ja katalyytin pidemmään käyttöikään.
Voidaanko ultraäänijärjestelmiä soveltaa teolliseen öljyn- ja kaasuntuotantoon?
Totta kai. Hielscher on erikoistunut teollisuuskokoluokan ultraäänilaitteisiin (jopa 16 kW laitetta kohti, ja laitteet voidaan helposti yhdistää klustereiksi), jotka voidaan integroida olemassa oleviin putkistoihin ultraäänivirtauskammioiden avulla. Tämä mahdollistaa saumattoman laajennuksen laboratoriokokeista jatkuvaan teolliseen tuotantoon, ja tulokset ovat yhdenmukaisia ja toistettavissa.
Pystyvätkö Hielscherin ultraäänilaitteet käsittelemään erittäin viskooseja nesteitä, kuten raskasöljyä tai bitumia?
Kyllä. Hielscherin suuritehoiset anturityyppiset ultraäänilaitteet on suunniteltu erittäin viskoosien aineiden käsittelyyn. Ne tuottavat suuria leikkausvoimia, joita tarvitaan raskasöljyjen tehokkaaseen sekoittamiseen, dispergointiin ja käsittelyyn jopa haastavissa olosuhteissa.
Kirjallisuus / Viitteet
- 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 – korkean suorituskyvyn sonikaattori, jolla on 16 000 watin ultraääniteho raakaöljyn rikinpoistoon