Hielscher Ultrasonics
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Ultrasuoni per petrolio, gas e combustibili rinnovabili

Le oscillazioni dei prezzi del petrolio, le severe normative sui gas serra e la spinta globale verso un’energia sostenibile hanno reso l’efficienza dei combustibili e la conformità ambientale priorità fondamentali per l’industria petrolifera e del gas. I dispositivi a ultrasuoni Hielscher sono ampiamente utilizzati nei laboratori di ricerca e negli impianti di lavorazione commerciali per soddisfare queste esigenze in un’ampia gamma di applicazioni

I dispositivi a ultrasuoni Hielscher sono utilizzati nell’industria petrolifera e del gas per la lavorazione di combustibili minerali e rinnovabili. Le applicazioni comprendono la riduzione degli NOx, la desolforazione del petrolio e del gasolio, la produzione di biodiesel, la disgregazione dei fanghi e la produzione di etanolo.I sonicatori Hielscher eccellono in fasi di lavorazione cruciali quali la miscelazione, la dispersione, l’omogeneizzazione e la dissoluzione di polveri nei liquidi, nonché nella formulazione di emulsioni altamente stabili. Questa versatilità si traduce direttamente in un miglioramento dei processi di produzione dei combustibili. Scopri di seguito come la tecnologia a ultrasuoni può ottimizzare la produzione di combustibili sia convenzionali sia rinnovabili.

Riduzione degli NOx mediante emulsificazione olio/acqua

Riduzione degli NOx mediante sonicazioneL’iniezione di acqua direttamente nel processo di combustione è un metodo comprovato per ridurre significativamente le emissioni di NOx. L’acqua aggiunta abbassa le temperature massime di combustione attraverso l’evaporazione, sopprimendo la formazione di NOx termici. Vaporizzandosi, l’acqua contribuisce a frammentare e vaporizzare il combustibile circostante, aumentandone notevolmente la superficie effettiva per una combustione più completa. L’emulsificazione a ultrasuoni Hielscher garantisce la formazione stabile e uniforme di emulsioni combustibile/acqua su scala micrometrica, massimizzando questo effetto di raffreddamento e miglioramento della combustione.
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Reattore a ultrasuoni UIP1000hdT per migliorare la conversione in biodiesel degli oli estratti dai fondi di caffè esausti. La sonicazione favorisce un’esterificazione più completa degli acidi grassi liberi (FFA), con rese superiori e velocità di conversione maggiori.

Reattore a ultrasuoni UIP1000hdT per una migliore esterificazione degli acidi grassi liberi (FFA).

Desolforazione sonochimica

Desolforazione sonochimicaLa desolforazione assistita da ultrasuoni offre un’alternativa altamente efficiente ed economicamente vantaggiosa all’idrodesolforazione tradizionale. L’intenso riscaldamento locale e i microgetti ad alta pressione generati dalla cavitazione ultrasonica modificano profondamente la cinetica di reazione della rimozione dello zolfo. Questo miglioramento indotto dall’energia consente l’impiego di catalizzatori più economici e condizioni chimiche più blande, riducendo sia gli investimenti in conto capitale sia la complessità operativa e permettendo al contempo di rispettare limiti più severi per il contenuto di zolfo.
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Biodiesel da olio vegetale e grasso animale

Transesterificazione a ultrasuoniIl biodiesel costituisce un’alternativa pulita e rinnovabile al gasolio di origine petrolifera. Prodotto mediante transesterificazione, si ottiene da materie prime quali oli vegetali, olio di alghe, grassi animali e grassi di scarto. Il processo produttivo si basa su una reazione catalitica tra questi lipidi e un alcol (generalmente metanolo). La miscelazione a ultrasuoni Hielscher accelera notevolmente il processo di transesterificazione generando un’intensa micromiscelazione ed emulsificazione, che riduce drasticamente i tempi di reazione e aumenta la resa. Il risultato è una linea di produzione più efficiente, con minori investimenti di capitale e costi operativi ridotti.
Scopri i vantaggi dei reattori di miscelazione a ultrasuoni per il biodiesel!

Bioetanolo da amido e zucchero

Disgregazione cellulare mediante ultrasuoniIl bioetanolo viene utilizzato come alternativa ecologica alla benzina. Viene prodotto mediante fermentazione da mais, frumento, patate, canna da zucchero, riso e altri cereali. Il lievito viene utilizzato per fermentare l’amido e gli zuccheri presenti in queste colture, trasformandoli in etanolo. La disgregazione delle strutture cellulari mediante ultrasuoni e l’estrazione del materiale intracellulare riducono le dimensioni delle particelle ed espongono agli enzimi una superficie molto maggiore durante la liquefazione. Questo migliora la biodisponibilità dell’amido e dello zucchero e consente una fermentazione più rapida e completa, con una maggiore produzione di etanolo.
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Biogas da rifiuti e fanghi

La sonicazione migliora la digestione dei fanghi.Il bioetanolo è un’alternativa a basse emissioni di carbonio ampiamente adottata rispetto alla benzina convenzionale. Viene prodotto mediante fermentazione di amidi e zuccheri estratti da colture quali mais, frumento, patate, canna da zucchero e riso. La disgregazione cellulare mediante ultrasuoni rompe le rigide pareti delle cellule vegetali e rilascia il contenuto intracellulare, riducendo efficacemente le dimensioni delle particelle e massimizzando la superficie esposta all’azione enzimatica durante la liquefazione. Questa maggiore biodisponibilità degli zuccheri fermentescibili consente cicli di fermentazione più rapidi e completi e rese di etanolo significativamente superiori.
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Con una desolforazione ossidativa assistita da ultrasuoni (UAOD) a più stadi, la rimozione dello zolfo è aumentata significativamente. (Shayegan et al. 2013)

Effetto del processo UAOD a più stadi con parametri ottimali

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Domande frequenti: applicazioni degli ultrasuoni nel settore del petrolio, del gas e dei combustibili rinnovabili

Come funziona la desolforazione a ultrasuoni ed è conforme alle normative ambientali?

La desolforazione a ultrasuoni utilizza onde sonore ad alta intensità per favorire la reazione o l’estrazione dei composti dello zolfo dai combustibili (come gasolio e benzina). L’effetto della cavitazione acustica aumenta le velocità di trasferimento di massa, consentendo alle raffinerie di produrre più efficientemente combustibili a bassissimo tenore di zolfo (conformi alle norme Euro 5/6 o EPA). Questo processo richiede spesso meno energia e meno agenti chimici rispetto ai metodi tradizionali, offrendo una soluzione economicamente vantaggiosa per la conformità normativa.

In che modo il trattamento a ultrasuoni influisce sulla precipitazione di paraffine e asfalteni?

La sonicazione può inibire la nucleazione e la crescita dei cristalli di paraffine e asfalteni, mantenendoli in sospensione nel fluido per prevenire l’ostruzione delle condotte. Inoltre, favorisce la dispersione degli inibitori chimici, rendendoli più efficaci a concentrazioni inferiori. È uno strumento fondamentale per garantire la continuità del flusso nella produzione di petrolio in acque profonde e di petrolio pesante.

Quali sono i vantaggi dell’impiego degli ultrasuoni per il condizionamento dei fluidi di perforazione?

Il trattamento a ultrasuoni crea una dispersione uniforme dei solidi (come la bentonite) e degli additivi nel fango di perforazione. Questo migliora le proprietà reologiche del fluido, favorisce il trasporto dei detriti di perforazione e riduce la viscosità. Il risultato è una migliore prestazione di perforazione, un minore attrito e costi operativi ridotti.

In che modo la sonicazione migliora le reazioni catalitiche nelle raffinerie?

Attraverso un’intensa micromiscelazione e turbolenza, gli ultrasuoni perturbano lo strato limite attorno alle particelle del catalizzatore. Questo migliora significativamente il trasferimento di massa ed espone un maggior numero di siti attivi sulla superficie del catalizzatore, aumentando la velocità delle reazioni e le rese e prolungando la durata del catalizzatore.

È possibile aumentare la scala dei sistemi a ultrasuoni per la produzione industriale di petrolio e gas?

Certamente. Hielscher è specializzata in sonicatori su scala industriale (fino a 16kW per unità, facilmente raggruppabili in sistemi composti da più unità), integrabili nelle condotte esistenti mediante configurazioni con celle di flusso a ultrasuoni. Questo consente un passaggio agevole dalle prove di laboratorio alla produzione industriale continua, con risultati costanti e riproducibili.

I sonicatori Hielscher possono trattare fluidi ad alta viscosità come petrolio pesante o bitume?

Sì. I sonicatori a sonda ad alta potenza Hielscher sono progettati per trattare mezzi altamente viscosi. Forniscono le elevate forze di taglio necessarie per miscelare, disperdere e trattare efficacemente gli oli pesanti, anche in condizioni difficili.

 

Bibliografia / Riferimenti

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