Hielscher Ultrasonics
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Ultrasuoni per petrolio, gas e combustibili rinnovabili

Le fluttuazioni dei prezzi del petrolio, le rigide normative sui gas serra e la tendenza globale verso l'energia sostenibile hanno reso l'efficienza nei consumi e la conformità alle norme ambientali priorità assolute per il settore petrolifero & settore del gas. I dispositivi a ultrasuoni Hielscher sono ampiamente utilizzati nei laboratori di ricerca e negli impianti di lavorazione commerciali per soddisfare tali esigenze in un’ampia gamma di applicazioni

I dispositivi a ultrasuoni Hielscher sono utilizzati nell'industria petrolifera e del gas per il trattamento di combustibili minerali e rinnovabili. Tra questi, la riduzione degli NOx, la desolforazione del petrolio e del diesel, la produzione di biodiesel, la disintegrazione dei fanghi e la produzione di etanolo.I sonicatori Hielscher eccellono nelle fasi critiche di lavorazione quali la miscelazione, la dispersione, l’omogeneizzazione e la dissoluzione di polveri in liquidi, nonché nella formulazione di emulsioni altamente stabili. Questa versatilità si traduce direttamente in un miglioramento dei flussi di lavoro nella produzione di carburanti. Scopri di seguito come la tecnologia a ultrasuoni possa ottimizzare la produzione sia di carburanti convenzionali che rinnovabili.

Riduzione degli NOx mediante emulsionamento olio/acqua

Riduzione degli NOx mediante ultrasuoniL’iniezione diretta di acqua nel processo di combustione è un metodo collaudato per ridurre significativamente le emissioni di NOx. L’acqua aggiunta abbassa le temperature di picco della combustione attraverso l’evaporazione, il che inibisce la formazione termica di NOx. Man mano che l’acqua evapora, contribuisce a frammentare e vaporizzare il combustibile circostante, aumentando notevolmente la superficie effettiva del combustibile per una combustione più completa. L’emulsificazione ultrasonica Hielscher garantisce la formazione stabile e uniforme di emulsioni combustibile/acqua su microscala, massimizzando questo effetto di raffreddamento e di 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 FFA, con conseguenti rese più elevate e tassi di conversione più rapidi.

Reattore a ultrasuoni UIP1000hdT per una migliore esterificazione degli FFA.

Desolforazione chimico-sonora

Desolforazione chimico-sonoraLa desolforazione assistita da ultrasuoni offre un’alternativa altamente efficiente ed economica alla tradizionale idrodesolforazione. L'intenso riscaldamento locale e i microgetti ad alta pressione generati dalla cavitazione ultrasonica modificano radicalmente la cinetica di reazione della rimozione dello zolfo. Questo potenziamento indotto dall'energia consente l'uso di catalizzatori più economici e di condizioni chimiche meno aggressive, riducendo sia gli investimenti iniziali che la complessità operativa e consentendo al contempo di rispettare limiti di zolfo più rigorosi.
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Biodiesel da olio vegetale e grasso animale

Transesterificazione a ultrasuoniIl biodiesel rappresenta un’alternativa pulita e rinnovabile al diesel derivato dal petrolio. Prodotto tramite transesterificazione, è ricavato da materie prime quali oli vegetali, olio di alghe, grassi animali e grassi di scarto. Il processo di produzione si basa su una reazione catalitica tra questi lipidi e un alcool (in genere metanolo). La miscelazione ultrasonica Hielscher accelera notevolmente il processo di transesterificazione creando un'intensa micro-miscelazione ed emulsificazione, che riduce drasticamente i tempi di reazione e aumenta la resa. Il risultato è una linea di produzione più efficiente con un investimento di capitale inferiore e costi operativi ridotti.
Scopri i vantaggi dei reattori di miscelazione a ultrasuoni per il biodiesel!

Bioetanolo da amido e zucchero

Disintegrazione cellulare a ultrasuoniIl bioetanolo è utilizzato come alternativa ecologica alla benzina. Viene prodotto tramite fermentazione da mais, grano, 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 ultrasonica delle strutture cellulari e l’estrazione del materiale intracellulare riducono la dimensione delle particelle ed espongono una superficie molto più ampia agli enzimi durante la liquefazione. Ciò migliora la biodisponibilità dell’amido e dello zucchero e determina una fermentazione più rapida e completa, con conseguente aumento della produzione di etanolo.
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Biogas da rifiuti e fanghi

Gli ultrasuoni migliorano la digestione dei fanghi.Il bioetanolo è un’alternativa a basse emissioni di carbonio alla benzina convenzionale, ampiamente diffusa. Viene prodotto tramite la fermentazione di amidi e zuccheri estratti da colture quali mais, grano, patate, canna da zucchero e riso. La disgregazione cellulare ad ultrasuoni rompe le rigide pareti cellulari vegetali e libera il contenuto intracellulare, riducendo efficacemente la dimensione delle particelle e massimizzando la superficie esposta all’azione enzimatica durante la liquefazione. Questa maggiore biodisponibilità degli zuccheri fermentabili porta a cicli di fermentazione più rapidi e completi e a rese di etanolo significativamente più elevate.
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Con una desolforazione ossidativa assistita da ultrasuoni in più fasi (UAOD), la rimozione dello zolfo è aumentata in modo significativo. (Shayegan et al. 2013)

Effetto del processo UAOD multi-step con parametri ottimali

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Domande frequenti: Applicazioni degli ultrasuoni nei settori del petrolio, del gas e dei combustibili rinnovabili

Come funziona la desolforazione a ultrasuoni? È conforme alle normative ambientali?

La desolforazione a ultrasuoni utilizza onde sonore ad alta intensità per potenziare la reazione o l’estrazione dei composti solforati dai carburanti (come il gasolio e la benzina). L'effetto di cavitazione acustica aumenta le velocità di trasferimento di massa, consentendo alle raffinerie di produrre combustibili a bassissimo tenore di zolfo (conformi alle norme Euro 5/6 o EPA) in modo più efficiente. Questo processo richiede spesso meno energia e un minor impiego di agenti chimici rispetto ai metodi tradizionali, rendendolo una soluzione economicamente vantaggiosa per garantire la conformità alle normative.

In che modo il trattamento a ultrasuoni influisce sulla precipitazione della cera e degli asfalteni?

Il trattamento ultrasonico è in grado di inibire la nucleazione e la crescita dei cristalli di cera e di asfaltene, mantenendoli in sospensione nel fluido per prevenire l’intasamento delle condotte. Inoltre, favorisce la dispersione degli inibitori chimici, rendendoli più efficaci a concentrazioni inferiori. Si tratta di uno strumento fondamentale per garantire il flusso nella produzione in acque profonde e di petrolio pesante.

Quali sono i vantaggi dell'utilizzo degli ultrasuoni per il trattamento dei fluidi di perforazione?

Il trattamento a ultrasuoni garantisce una dispersione uniforme dei solidi (come la bentonite) e degli additivi nel fango di perforazione. Ciò migliora le proprietà reologiche del fluido, ottimizza il trasporto dei detriti e riduce la viscosità. Il risultato è un miglioramento delle prestazioni di perforazione, un minore attrito e una riduzione dei costi operativi.

In che modo l'ultrasonicazione potenzia le reazioni catalitiche nelle raffinerie?

Grazie a un'intensa micromiscelazione e alla turbolenza, gli ultrasuoni rompono lo strato limite attorno alle particelle di catalizzatore. Ciò migliora significativamente il trasferimento di massa ed espone un maggior numero di siti attivi sulla superficie del catalizzatore, determinando velocità di reazione più elevate, rese più elevate e una maggiore durata del catalizzatore.

È possibile adattare i sistemi a ultrasuoni alla produzione industriale di petrolio e gas?

Assolutamente sì. Hielscher è specializzata in sonicatori su scala industriale (fino a 16 kW per unità, facilmente collegabili in cluster) che possono essere integrati nelle tubazioni esistenti tramite configurazioni a cella di flusso a ultrasuoni. Ciò consente un passaggio senza soluzione di continuità dalle prove di laboratorio alla produzione industriale in continuo, con risultati costanti e riproducibili.

I sonicatori Hielscher sono in grado di trattare fluidi ad alta viscosità come il petrolio pesante o il bitume?

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

 

Letteratura / Riferimenti

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