Ultrasone technologie voor olie, gas en hernieuwbare brandstoffen
Schommelende olieprijzen, strenge regelgeving voor broeikasgassen en het wereldwijde streven naar duurzame energie hebben brandstofefficiëntie en naleving van milieuvoorschriften tot topprioriteiten voor de olie- en gasindustrie gemaakt. Ultrasone apparaten van Hielscher worden op grote schaal ingezet in onderzoekslaboratoria en commerciële verwerkingsinstallaties om binnen een breed scala aan toepassingen aan deze eisen te voldoen
Sonicatoren van Hielscher blinken uit in cruciale verwerkingsstappen zoals mengen, dispergeren, homogeniseren en het oplossen van poeders in vloeistoffen, evenals het formuleren van zeer stabiele emulsies. Deze veelzijdigheid vertaalt zich direct in verbeterde processen voor brandstofproductie. Ontdek hieronder hoe ultrasone technologie de productie van zowel conventionele als hernieuwbare brandstoffen kan optimaliseren.
NOx-reductie door olie/water-emulgering
Het rechtstreeks injecteren van water in het verbrandingsproces is een bewezen methode om de NOx-uitstoot aanzienlijk te verminderen. Het toegevoegde water verlaagt de piektemperaturen tijdens de verbranding door verdamping, wat de thermische vorming van NOx onderdrukt. Terwijl het water verdampt, helpt het de omringende brandstof op te breken en te verdampen, waardoor het effectieve oppervlak van de brandstof sterk toeneemt voor een volledigere verbranding. Ultrasone emulgering met Hielscher zorgt voor de stabiele, uniforme vorming van brandstof/water-emulsies op microschaal, waardoor dit verkoelende en verbrandingsbevorderende effect wordt gemaximaliseerd.
Klik hier om meer te lezen over NOx-reductie met behulp van sonicatie!
UIP1000hdT ultrasone reactor voor een verbeterde verestering van vrije vetzuren (FFA’s).
Sonochemische ontzwaveling
Ultrasoon ondersteunde ontzwaveling biedt een zeer efficiënt, kosteneffectief alternatief voor traditionele hydro-ontzwaveling. De intense lokale verhitting en microjets onder hoge druk die door ultrasone cavitatie worden opgewekt, veranderen de reactiekinetiek van zwavelverwijdering fundamenteel. Deze door energie aangedreven verbetering maakt het gebruik van betaalbaardere katalysatoren en mildere chemische omstandigheden mogelijk, waardoor zowel de kapitaalinvesteringen als de operationele complexiteit afnemen, terwijl strengere zwavelgrenswaarden worden gehaald.
Klik hier om meer te lezen over sonochemische ontzwaveling!
Biodiesel uit plantaardige olie en dierlijk vet
Biodiesel dient als een schoon, hernieuwbaar alternatief voor diesel op basis van aardolie. Het wordt geproduceerd door omestering uit grondstoffen zoals plantaardige oliën, algenolie, dierlijke vetten en afvalvetten. Het productieproces berust op een katalytische reactie tussen deze lipiden en een alcohol (doorgaans methanol). Ultrasoon mengen met Hielscher versnelt het omesteringsproces aanzienlijk door intensieve micromenging en emulgering te veroorzaken, wat de reactietijden drastisch verkort en de opbrengst verhoogt. Het resultaat is een efficiëntere productielijn met lagere kapitaalinvesteringen en lagere operationele kosten.
Ontdek de voordelen van ultrasone mengreactoren voor biodiesel!
Bio-ethanol uit zetmeel en suiker
Bio-ethanol wordt gebruikt als een groen alternatief voor benzine. Het wordt door fermentatie gemaakt uit maïs, tarwe, aardappelen, suikerriet, rijst en andere granen. Gist wordt gebruikt om het zetmeel en de suikers in deze gewassen tot ethanol te fermenteren. Ultrasone desintegratie van celstructuren en extractie van intracellulair materiaal verkleinen de deeltjesgrootte en stellen tijdens het vloeibaar maken een veel groter oppervlak bloot aan enzymen. Dit verbetert de biologische beschikbaarheid van zetmeel en suiker en resulteert in een snellere en volledigere fermentatie, wat tot meer ethanol leidt.
Klik hier om meer te lezen over celdesintegratie en extractie!
Biogas uit afval en slib
Bio-ethanol is een veelgebruikt, koolstofarm alternatief voor conventionele benzine. Het wordt geproduceerd door fermentatie van zetmeel en suikers die worden gewonnen uit gewassen zoals maïs, tarwe, aardappelen, suikerriet en rijst. Ultrasone celdesintegratie breekt stijve plantencelwanden af en maakt de intracellulaire inhoud vrij, waardoor de deeltjesgrootte effectief wordt verkleind en het blootgestelde oppervlak voor enzymatische werking tijdens het vloeibaar maken wordt gemaximaliseerd. Deze verbeterde biologische beschikbaarheid van fermenteerbare suikers leidt tot snellere, volledigere fermentatiecycli en aanzienlijk hogere ethanolopbrengsten.
Klik hier om meer te lezen over ultrasone slibdesintegratie!
Effect van een meerstaps-UAOD-proces bij optimale parameters
Veelgestelde vragen: ultrasone toepassingen in olie, gas en hernieuwbare brandstoffen
Hoe werkt ultrasone ontzwaveling en voldoet deze aan de milieuvoorschriften?
Ultrasone ontzwaveling gebruikt geluidsgolven met een hoge intensiteit om de reactie of extractie van zwavelverbindingen uit brandstoffen (zoals diesel en benzine) te bevorderen. Het akoestische cavitatie-effect verhoogt de snelheid van de massaoverdracht, waardoor raffinaderijen efficiënter brandstoffen met een ultralaag zwavelgehalte kunnen produceren (die voldoen aan Euro 5/6- of EPA-normen). Dit proces vereist vaak minder energie en minder chemische middelen dan traditionele methoden, waardoor het een kosteneffectieve oplossing is om aan de voorschriften te voldoen.
Hoe beïnvloedt ultrasone behandeling de neerslagvorming van was en asfaltenen?
Sonicatie kan de kiemvorming en groei van was- en asfalteenkristallen remmen, waardoor ze in de vloeistof gesuspendeerd blijven en verstopping van pijpleidingen wordt voorkomen. Daarnaast helpt sonicatie bij het dispergeren van chemische remmers, waardoor deze bij lagere concentraties effectiever zijn. Dit is een belangrijk hulpmiddel om de doorstroming bij diepwaterwinning en de productie van zware olie te waarborgen.
Wat zijn de voordelen van ultrasone technologie voor het conditioneren van boorvloeistof?
Ultrasone behandeling zorgt voor een uniforme dispersie van vaste stoffen (zoals bentoniet) en additieven in boorspoeling. Dit verbetert de reologische eigenschappen van de vloeistof, bevordert het transport van boorgruis en verlaagt de viscositeit. Het resultaat is betere boorprestaties, minder wrijving en lagere operationele kosten.
Hoe bevordert sonicatie katalytische reacties in raffinaderijen?
Door intensieve micromenging en turbulentie verstoort ultrasone technologie de grenslaag rond katalysatordeeltjes. Dit verbetert de massaoverdracht aanzienlijk en legt meer actieve plaatsen op het katalysatoroppervlak bloot, wat leidt tot hogere reactiesnelheden, hogere opbrengsten en een langere levensduur van de katalysator.
Kunnen ultrasone systemen worden opgeschaald voor industriële olie- en gasproductie?
Absoluut. Hielscher is gespecialiseerd in sonicatoren op industriële schaal (tot 16kW per eenheid, die eenvoudig in clusters kunnen worden gecombineerd) die via configuraties met ultrasone doorstroomcellen in bestaande pijpleidingen kunnen worden geïntegreerd. Dit maakt een naadloze opschaling van laboratoriumproeven naar continue industriële productie mogelijk, met consistente, reproduceerbare resultaten.
Kunnen sonicatoren van Hielscher vloeistoffen met een hoge viscositeit, zoals zware olie of bitumen, verwerken?
Ja. De krachtige sonicatoren van Hielscher met een sonde zijn ontworpen om zeer viskeuze media te verwerken. Ze leveren de hoge afschuifkrachten die nodig zijn om zware oliën effectief te mengen, te dispergeren en te behandelen, zelfs onder uitdagende omstandigheden.
Literatuur / Referenties
- 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 – een sonicator met hoge prestaties met 16.000 watt ultrasoon vermogen voor de ontzwaveling van ruwe olie