Ultrazvuk za naftu, plin i obnovljiva goriva
Promjenjive cijene nafte, strogi propisi o stakleničkim plinovima i globalno nastojanje da se prijeđe na održivu energiju učinili su učinkovito iskorištavanje goriva i usklađenost s propisima o zaštiti okoliša glavnim prioritetima naftne i plinske industrije. Hielscher ultrazvučni uređaji široko se primjenjuju u istraživačkim laboratorijima i komercijalnim procesnim postrojenjima kako bi se ti zahtjevi ispunili u širokom rasponu primjena
Hielscher sonikatori izvrsni su u ključnim procesnim koracima kao što su miješanje, dispergiranje, homogeniziranje i otapanje prašaka u tekućinama te formuliranje vrlo stabilnih emulzija. Ta svestranost izravno doprinosi poboljšanju tijeka proizvodnje goriva. U nastavku istražite kako ultrazvučna tehnologija može optimizirati proizvodnju i konvencionalnih i obnovljivih goriva.
Smanjenje emisija NOx emulgiranjem ulja i vode
Ubrizgavanje vode izravno u proces izgaranja dokazana je metoda za znatno smanjenje emisija NOx. Dodana voda isparavanjem snižava vršne temperature izgaranja, čime se suzbija nastajanje termičkog NOx. Dok isparava, voda pomaže u razbijanju i isparavanju okolnog goriva, drastično povećavajući njegovu efektivnu površinu radi potpunijeg izgaranja. Hielscher ultrazvučno emulgiranje osigurava stabilno i ujednačeno stvaranje emulzija goriva i vode na mikrometarskoj skali, čime se maksimalno povećavaju učinak hlađenja i poboljšanje izgaranja.
Kliknite ovdje i pročitajte više o smanjenju emisija NOx primjenom ultrazvuka!
Ultrazvučni reaktor UIP1000hdT za poboljšanu esterifikaciju slobodnih masnih kiselina (FFA).
Sonokemijsko odsumporavanje
Ultrazvučno potpomognuto odsumporavanje nudi vrlo učinkovitu i troškovno isplativu alternativu tradicionalnom hidroodsumporavanju. Intenzivno lokalno zagrijavanje i visokotlačni mikromlazovi nastali ultrazvučnom kavitacijom iz temelja mijenjaju reakcijsku kinetiku uklanjanja sumpora. To poboljšanje potaknuto unosom energije omogućuje uporabu povoljnijih katalizatora i blažih kemijskih uvjeta, smanjujući kapitalne izdatke i operativnu složenost uz istodobno zadovoljavanje strožih graničnih vrijednosti sadržaja sumpora.
Kliknite ovdje i pročitajte više o sonokemijskom odsumporavanju!
Biodizel iz biljnog ulja i životinjske masti
Biodizel služi kao čista, obnovljiva alternativa dizelskom gorivu na bazi nafte. Proizvodi se transesterifikacijom iz sirovina koje uključuju biljna ulja, ulje algi, životinjske masti i otpadne masti. Proizvodni proces temelji se na katalitičkoj reakciji između tih lipida i alkohola (obično metanola). Hielscher ultrazvučno miješanje drastično ubrzava proces transesterifikacije stvaranjem intenzivnog mikromiješanja i emulgiranja, čime se znatno skraćuje vrijeme reakcije i povećava prinos. Rezultat je učinkovitija proizvodna linija s manjim kapitalnim ulaganjima i smanjenim operativnim troškovima.
Istražite prednosti ultrazvučnih reaktora za miješanje u proizvodnji biodizela!
Bioetanol iz škroba i šećera
Bioetanol se upotrebljava kao ekološka alternativa benzinu. Proizvodi se fermentacijom iz kukuruza, pšenice, krumpira, šećerne trske, riže i drugih žitarica. Kvasac se upotrebljava za fermentaciju škroba i šećera iz tih usjeva u etanol. Ultrazvučna dezintegracija staničnih struktura i ekstrakcija unutarstaničnog materijala smanjuju veličinu čestica i tijekom ukapljivanja izlažu mnogo veću površinu djelovanju enzima. Time se poboljšava bioraspoloživost škroba i šećera te postiže brža i potpunija fermentacija, što dovodi do veće količine etanola.
Kliknite ovdje i pročitajte više o razaranju stanica i ekstrakciji!
Bioplin iz otpada i mulja
Bioetanol je široko prihvaćena alternativa konvencionalnom benzinu s niskim emisijama ugljika. Proizvodi se fermentacijom škroba i šećera ekstrahiranih iz usjeva kao što su kukuruz, pšenica, krumpir, šećerna trska i riža. Ultrazvučno razaranje stanica razgrađuje krute stijenke biljnih stanica i oslobađa unutarstanični sadržaj, učinkovito smanjujući veličinu čestica i maksimalno povećavajući površinu izloženu enzimskom djelovanju tijekom ukapljivanja. Ta poboljšana bioraspoloživost fermentabilnih šećera dovodi do bržih i potpunijih ciklusa fermentacije te znatno većih prinosa etanola.
Kliknite ovdje i pročitajte više o ultrazvučnoj dezintegraciji mulja!
Učinak višestupanjskog procesa UAOD pri optimalnim parametrima
Često postavljana pitanja: primjene ultrazvuka u području nafte, plina i obnovljivih goriva
Kako djeluje ultrazvučno odsumporavanje i je li usklađeno s propisima o zaštiti okoliša?
Ultrazvučno odsumporavanje upotrebljava zvučne valove visokog intenziteta za poboljšanje reakcije ili ekstrakcije sumpornih spojeva iz goriva (kao što su dizelsko gorivo i benzin). Učinak akustične kavitacije povećava brzinu prijenosa tvari, omogućujući rafinerijama učinkovitiju proizvodnju goriva s ultraniskim sadržajem sumpora (koja zadovoljavaju norme Euro 5/6 ili EPA). Taj proces često zahtijeva manje energije i manje kemijskih sredstava od tradicionalnih metoda, što ga čini troškovno isplativim rješenjem za postizanje usklađenosti s propisima.
Kako ultrazvučna obrada utječe na taloženje voskova i asfaltena?
Sonikacija može spriječiti nukleaciju i rast kristala voskova i asfaltena, održavajući ih suspendiranima u fluidu kako bi se spriječilo začepljenje cjevovoda. Osim toga, pomaže dispergiranju kemijskih inhibitora, čime povećava njihovu učinkovitost pri nižim koncentracijama. To je ključno sredstvo za osiguravanje nesmetanog protjecanja pri proizvodnji nafte u dubokim vodama i proizvodnji teške nafte.
Koje su prednosti primjene ultrazvuka za kondicioniranje bušaćih fluida?
Ultrazvučna obrada stvara ujednačenu disperziju krutih tvari (poput bentonita) i aditiva u bušaćoj isplaci. Time se poboljšavaju reološka svojstva fluida i odnošenje krhotina izbušenih stijena te smanjuje viskoznost. Rezultat su bolji učinak bušenja, manje trenje i smanjeni operativni troškovi.
Kako sonikacija poboljšava katalitičke reakcije u rafinerijama?
Intenzivnim mikromiješanjem i turbulencijom ultrazvuk narušava granični sloj oko čestica katalizatora. Time se znatno poboljšava prijenos tvari i izlaže više aktivnih mjesta na površini katalizatora, što dovodi do bržih reakcija, većih prinosa i duljeg vijeka trajanja katalizatora.
Može li se kapacitet ultrazvučnih sustava povećati za industrijsku proizvodnju nafte i plina?
Svakako. Hielscher je specijaliziran za sonikatore industrijskih razmjera (do 16kW po jedinici, koje je lako povezati u skupine) koji se mogu integrirati u postojeće cjevovode putem konfiguracija s ultrazvučnim protočnim ćelijama. To omogućuje nesmetano povećanje opsega od laboratorijskih ispitivanja do kontinuirane industrijske proizvodnje uz dosljedne, ponovljive rezultate.
Mogu li Hielscher sonikatori obrađivati fluide visoke viskoznosti poput teške nafte ili bitumena?
Da. Hielscher sonikatori velike snage sa sondom projektirani su za obradu vrlo viskoznih medija. Oni stvaraju velike smične sile potrebne za učinkovito miješanje, dispergiranje i obradu teških nafti, čak i u zahtjevnim uvjetima.
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 – sonikator visokih performansi s ultrazvučnom snagom od 16.000 vata za odsumporavanje sirove nafte