Ultraääni öljyn, kaasun ja uusiutuvien polttoaineiden käsittelyssä
Öljyn hinnan vaihtelut, tiukat kasvihuonekaasupäästöjä koskevat määräykset ja maailmanlaajuinen pyrkimys kestävään energiaan ovat tehneet polttoainetehokkuudesta ja ympäristömääräysten noudattamisesta öljy- ja kaasuteollisuuden keskeisiä tavoitteita. Hielscherin ultraäänilaitteita käytetään laajasti tutkimuslaboratorioissa ja kaupallisissa prosessilaitoksissa näiden vaatimusten täyttämiseen monenlaisissa sovelluksissa
Hielscherin ultraäänikäsittelylaitteet soveltuvat erinomaisesti kriittisiin käsittelyvaiheisiin, kuten sekoittamiseen, dispergointiin, homogenointiin ja jauheiden liuottamiseen nesteisiin sekä erittäin stabiilien emulsioiden valmistamiseen. Tämä monipuolisuus tehostaa suoraan polttoaineiden tuotannon työnkulkuja. Tutustu alla siihen, miten ultraäänitekniikka voi optimoida sekä tavanomaisten että uusiutuvien polttoaineiden valmistusta.
NOx-päästöjen vähentäminen öljyn ja veden emulgoinnilla
Veden ruiskuttaminen suoraan palamisprosessiin on todistetusti toimiva menetelmä NOx-päästöjen merkittävään vähentämiseen. Lisätty vesi alentaa palamisen huippulämpötiloja haihtumisen kautta, mikä hillitsee termisen NOx:n muodostumista. Höyrystyessään vesi auttaa hajottamaan ja höyrystämään ympäröivää polttoainetta, mikä kasvattaa huomattavasti polttoaineen tehollista pinta-alaa ja mahdollistaa täydellisemmän palamisen. Hielscherin ultraääniemulgointi varmistaa mikromittakaavan polttoaine-vesiemulsioiden stabiilin ja tasaisen muodostumisen ja maksimoi tämän jäähdyttävän ja palamista tehostavan vaikutuksen.
Napsauta tästä ja lue lisää NOx-päästöjen vähentämisestä ultraäänikäsittelyllä!
Ultraäänireaktori UIP1000hdT vapaiden rasvahappojen (FFAs) esteröinnin tehostamiseen.
Sonokemiallinen rikinpoisto
Ultraääniavusteinen rikinpoisto tarjoaa erittäin tehokkaan ja kustannustehokkaan vaihtoehdon perinteiselle vetyrikinpoistolle. Ultraäänikavitaation synnyttämä voimakas paikallinen kuumeneminen ja korkeapaineiset mikrosuihkut muuttavat perusteellisesti rikinpoiston reaktiokinetiikkaa. Tämä energian aikaansaama tehostuminen mahdollistaa edullisempien katalyyttien ja lievempien kemiallisten olosuhteiden käytön, mikä vähentää sekä investointimenoja että toiminnan monimutkaisuutta ja mahdollistaa samalla tiukempien rikkipitoisuusrajojen saavuttamisen.
Napsauta tästä ja lue lisää sonokemiallisesta rikinpoistosta!
Biodieseliä kasviöljystä ja eläinrasvasta
Biodiesel on puhdas ja uusiutuva vaihtoehto öljypohjaiselle dieselille. Sitä valmistetaan vaihtoesteröinnillä raaka-aineista, joihin kuuluvat kasviöljyt, leväöljy, eläinrasvat ja jäterasvat. Valmistusprosessi perustuu näiden lipidien ja alkoholin (yleensä metanolin) väliseen katalyyttiseen reaktioon. Hielscherin ultraäänisekoitus nopeuttaa vaihtoesteröintiprosessia huomattavasti synnyttämällä voimakasta mikrosekoittumista ja emulgointia, mikä lyhentää reaktioaikoja merkittävästi ja kasvattaa saantoa. Tuloksena on tehokkaampi tuotantolinja, joka vaatii pienemmät pääomainvestoinnit ja jonka käyttökustannukset ovat alhaisemmat.
Tutustu ultraäänisekoitusreaktorien etuihin biodieselin valmistuksessa!
Bioetanolia tärkkelyksestä ja sokerista
Bioetanolia käytetään ympäristöystävällisenä vaihtoehtona bensiinille. Sitä valmistetaan maissista, vehnästä, perunoista, sokeriruo’osta, riisistä ja muista viljoista käymisen avulla. Hiivaa käytetään näiden viljelykasvien sisältämän tärkkelyksen ja sokereiden käyttämiseen etanoliksi. Solurakenteiden hajotus ultraäänellä ja solunsisäisen materiaalin uutto pienentävät hiukkaskokoa ja tuovat nesteytyksen aikana entsyymien saataville huomattavasti suuremman pinta-alan. Tämä parantaa tärkkelyksen ja sokerin biologista saatavuutta ja johtaa nopeampaan ja täydellisempään käymiseen, jolloin etanolia syntyy enemmän.
Napsauta tästä ja lue lisää solujen hajotuksesta ja uutosta!
Biokaasua jätteestä ja lietteestä
Bioetanoli on laajasti käytetty, vähähiilinen vaihtoehto tavanomaiselle bensiinille. Sitä tuotetaan käyttämällä tärkkelyksiä ja sokereita, jotka on erotettu esimerkiksi maissista, vehnästä, perunoista, sokeriruo’osta ja riisistä. Solujen hajotus ultraäänellä rikkoo jäykät kasvisoluseinät ja vapauttaa solunsisäisen sisällön, mikä pienentää tehokkaasti hiukkaskokoa ja maksimoi entsyymien toiminnalle altistuvan pinta-alan nesteytyksen aikana. Käymiskelpoisten sokereiden parantunut biologinen saatavuus johtaa nopeampiin ja täydellisempiin käymissykleihin sekä merkittävästi suurempiin etanolisaantoihin.
Napsauta tästä ja lue lisää lietteen hajotuksesta ultraäänellä!
Monivaiheisen UAOD-prosessin vaikutus optimaalisilla parametreilla
Usein kysytyt kysymykset: ultraäänisovellukset öljyn, kaasun ja uusiutuvien polttoaineiden käsittelyssä
Miten rikinpoisto ultraäänellä toimii, ja onko se ympäristömääräysten mukaista?
Rikinpoistossa ultraäänellä käytetään voimakkaita ääniaaltoja tehostamaan rikkiyhdisteiden reaktiota tai uuttoa polttoaineista (kuten dieselistä ja bensiinistä). Akustinen kavitaatio lisää aineensiirtonopeuksia, jolloin jalostamot voivat tuottaa erittäin vähärikkisiä polttoaineita (jotka täyttävät Euro 5/6- tai EPA-standardit) tehokkaammin. Tämä prosessi vaatii usein vähemmän energiaa ja kemiallisia aineita kuin perinteiset menetelmät, joten se on kustannustehokas ratkaisu määräysten noudattamiseen.
Miten ultraäänikäsittely vaikuttaa vahan ja asfalteenien saostumiseen?
Ultraäänikäsittely voi estää vaha- ja asfalteenikiteiden ydintymistä ja kasvua sekä pitää ne suspendoituneina nesteeseen putkistojen tukkeutumisen ehkäisemiseksi. Lisäksi se auttaa dispergoimaan kemiallisia inhibiittoreita, jolloin ne toimivat tehokkaammin pienemmillä pitoisuuksilla. Tämä on keskeinen keino varmistaa virtaus syvänmeren öljyntuotannossa ja raskaan öljyn tuotannossa.
Mitä hyötyjä ultraäänen käytöstä on porausnesteen ominaisuuksien säätämisessä?
Ultraäänikäsittely dispergoi kiintoaineet (kuten bentoniitin) ja lisäaineet tasaisesti 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?
Voimakkaan mikrosekoittumisen ja turbulenssin avulla ultraääni rikkoo katalyyttihiukkasia ympäröivän rajakerroksen. Tämä parantaa merkittävästi aineensiirtoa ja tuo esiin enemmän aktiivisia kohtia katalyytin pinnalla, mikä johtaa suurempiin reaktionopeuksiin, suurempiin saantoihin ja katalyytin pidempään käyttöikään.
Voidaanko ultraäänijärjestelmiä skaalata teolliseen öljyn- ja kaasuntuotantoon?
Ehdottomasti. Hielscher on erikoistunut teollisen mittakaavan ultraäänikäsittelylaitteisiin (jopa 16kW laitetta kohden, ja laitteet voidaan helposti yhdistää ryhmiksi), jotka voidaan liittää olemassa oleviin putkistoihin ultraäänivirtauskennoratkaisujen avulla. Tämä mahdollistaa saumattoman skaalauksen laboratoriokokeista jatkuvaan teolliseen tuotantoon tasaisin ja toistettavin tuloksin.
Voivatko Hielscherin ultraäänikäsittelylaitteet käsitellä nesteitä, joiden viskositeetti on korkea, kuten raskasta öljyä tai bitumia?
Kyllä. Hielscherin tehokkaat anturityyppiset ultraäänikäsittelylaitteet on suunniteltu erittäin viskoosien aineiden käsittelyyn. Ne tuottavat suuret leikkausvoimat, joita tarvitaan raskaiden öljyjen tehokkaaseen sekoittamiseen, dispergointiin ja käsittelyyn myös haastavissa olosuhteissa.
Kirjallisuus / lähteet
- 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 – tehokas ultraäänikäsittelylaite, jonka ultraääniteho on 16 000 wattia, raakaöljyn rikinpoistoon