Hielscher Ultrasonics
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石油、ガス、再生可能燃料向けの超音波技術

石油価格の変動、厳格な温室効果ガス規制、持続可能なエネルギーへの世界的な移行により、燃料効率と環境規制への適合は石油・ガス産業の最優先課題となっています。Hielscherの超音波装置は、幅広い用途でこれらの要求に応えるため、研究室や商業規模の処理プラントに広く導入されています

Hielscherの超音波装置は、石油・ガス産業における鉱物由来燃料と再生可能燃料の処理に使用されています。その用途には、NOx削減、石油とディーゼル燃料の脱硫、バイオディーゼル製造、汚泥破砕、エタノール製造が含まれます。Hielscherの超音波処理装置は、混合、分散、均質化、液体への粉末の溶解、さらには安定性の高いエマルションの調製といった重要な処理工程で優れた性能を発揮します。この汎用性は、燃料製造工程の改善に直結します。超音波技術によって従来の燃料と再生可能燃料の製造をどのように最適化できるか、以下でご紹介します。

油／水の乳化によるNOx削減

超音波処理によるNOx削減燃焼プロセスに水を直接注入することは、NOx排出量を大幅に削減するための実証済みの方法です。添加された水は蒸発によって燃焼時の最高温度を下げ、サーマルNOxの生成を抑制します。水は気化する際、周囲の燃料の微細化と気化を促し、燃料の有効表面積を飛躍的に増やすことで、より完全な燃焼を可能にします。Hielscherの超音波乳化は、マイクロスケールの燃料／水エマルションを安定かつ均一に形成し、この冷却効果と燃焼促進効果を最大限に高めます。
超音波処理によるNOx削減の詳細はこちらをご覧ください！

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使用済みコーヒーかすから抽出した油のバイオディーゼルへの変換を改善するUIP1000hdT超音波リアクター。超音波処理はFFAsのより完全なエステル化を促進し、収率を高め、変換速度を向上させます。

FFAsのエステル化を改善するUIP1000hdT超音波リアクター。

ソノケミカル脱硫

ソノケミカル_脱硫超音波支援脱硫は、従来の水素化脱硫に代わる、高効率で費用対効果の高い方法です。超音波キャビテーションによって発生する強い局所加熱と高圧マイクロジェットが、硫黄除去の反応速度特性を根本的に変化させます。このエネルギーによる反応促進により、より安価な触媒と穏やかな化学条件を使用でき、より厳格な硫黄含有量の制限を達成しながら、設備投資と運転の複雑さの両方を低減できます。
ソノケミカル脱硫の詳細はこちらをご覧ください！

植物油と動物性脂肪からのバイオディーゼル

超音波によるエステル交換反応バイオディーゼルは、石油由来のディーゼル燃料に代わるクリーンで再生可能な燃料です。エステル交換反応によって製造され、植物油、藻類油、動物性脂肪、廃油脂などを原料とします。製造プロセスは、これらの脂質とアルコール（通常はメタノール）との触媒反応に基づいています。Hielscherの超音波混合は、強力なマイクロ混合と乳化を生じさせることでエステル交換プロセスを飛躍的に加速し、反応時間を大幅に短縮するとともに収率を高めます。その結果、設備投資と運転コストを抑えた、より効率的な製造ラインを実現できます。
バイオディーゼル製造用の超音波混合リアクターの利点をご覧ください！

デンプンと糖からのバイオエタノール

超音波による細胞破砕バイオエタノールは、ガソリンに代わる環境に優しい燃料として使用されています。トウモロコシ、小麦、ジャガイモ、サトウキビ、米、その他の穀物を発酵させて製造します。酵母を用いて、これらの作物に含まれるデンプンと糖を発酵させ、エタノールに変換します。超音波による細胞構造の破砕と細胞内物質の抽出は、粒子径を小さくし、液化工程で酵素が作用できる表面積を大幅に増やします。これによりデンプンと糖の生物学的利用能が向上し、発酵がより速く、より完全に進むことで、エタノールの生成量が増加します。
詳しくは、 細胞破砕 および 抽出についてこちらをご覧ください!

廃棄物と汚泥からのバイオガス

超音波処理は汚泥の消化を改善します。バイオエタノールは、従来のガソリンに代わる低炭素燃料として広く採用されています。トウモロコシ、小麦、ジャガイモ、サトウキビ、米などの作物から抽出したデンプンと糖を発酵させて製造します。超音波による細胞破砕は、強固な植物細胞壁を破壊して細胞内容物を放出し、粒子径を効果的に小さくするとともに、液化工程で酵素が作用できる表面積を最大化します。この発酵可能な糖の生物学的利用能の向上により、発酵サイクルがより速く、より完全に進み、エタノール収率が大幅に高まります。
詳しくは、 超音波による汚泥破砕についてこちらをご覧ください!

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超音波処理装置、用途、価格に関する詳しい情報をご希望の場合は、下記のフォームをご利用ください。お客様のプロセスについてご相談し、ご要件を満たす超音波システムをご提案いたします。





多段階の超音波支援酸化脱硫（UAOD）により、硫黄除去が大幅に向上しました。（Shayegan et al. 2013）

最適なパラメータにおける多段階UAODプロセスの効果

関連トピック

よくある質問：石油、ガス、再生可能燃料における超音波の用途

超音波脱硫はどのように機能し、環境規制に適合していますか？

超音波脱硫は、高強度の音波を用いて、燃料（ディーゼル燃料やガソリンなど）に含まれる硫黄化合物の反応または抽出を促進します。音響キャビテーションの効果により物質移動速度が高まり、製油所は超低硫黄燃料（Euro 5/6またはEPA基準に適合）をより効率的に製造できます。このプロセスは従来の方法よりも少ないエネルギーと少量の薬剤で済むことが多く、費用対効果の高い規制適合の手段となります。

超音波処理はワックスとアスファルテンの析出にどのような影響を与えますか？

超音波処理は、ワックスとアスファルテンの結晶の核生成と成長を抑制し、それらを流体中に懸濁させた状態に保つことで、パイプラインの閉塞を防ぐことができます。また、化学的抑制剤の分散を促進し、より低い濃度でもその効果を高めます。これは、深海での石油生産や重質油生産において、流動を確保するための重要な手段です。

掘削流体の調整に超音波を使用する利点は何ですか？

超音波処理は、掘削泥水中の固形物（ベントナイトなど）と添加剤を均一に分散させます。これにより流体のレオロジー特性が改善し、掘りくずの搬送が促進され、粘度が低下します。その結果、掘削性能が向上し、摩擦と運転コストが低減します。

超音波処理は製油所の触媒反応をどのように促進しますか？

超音波は、強力なマイクロ混合と乱流によって触媒粒子の周囲の境界層を破壊します。これにより物質移動が大幅に改善し、触媒表面のより多くの活性点が露出するため、反応速度と収率が高まり、触媒の寿命が延びます。

超音波システムは産業規模の石油・ガス生産にスケールアップできますか？

もちろんです。Hielscherは、超音波フローセル構成を介して既存のパイプラインに組み込める産業規模の超音波処理装置（各装置の出力は最大16kWで、複数台を容易にクラスター化可能）を専門としています。これにより、一貫性と再現性のある結果を維持しながら、実験室での試験から産業規模の連続生産へ円滑にスケールアップできます。

Hielscherの超音波処理装置は、重質油やビチューメンのような高粘度流体を処理できますか？

はい。Hielscherの高出力プローブ型超音波処理装置は、高粘度媒体を処理するために設計されています。厳しい条件下でも重質油を効果的に混合、分散、処理するために必要な、高いせん断力を提供します。

 

文献 / 参考文献

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