Ultrassons para petróleo, gás e combustíveis renováveis
A flutuação dos preços do petróleo, a regulamentação rigorosa relativa aos gases com efeito de estufa e o impulso global em direção à energia sustentável tornaram a eficiência dos combustíveis e o cumprimento dos requisitos ambientais prioridades fundamentais para a indústria do petróleo e do gás. Os dispositivos ultrassónicos Hielscher são amplamente utilizados em laboratórios de investigação e instalações comerciais de processamento para responder a estas exigências numa vasta gama de aplicações
Os sonicadores Hielscher destacam-se em etapas críticas de processamento, como a mistura, a dispersão, a homogeneização e a dissolução de pós em líquidos, bem como na formulação de emulsões altamente estáveis. Esta versatilidade traduz-se diretamente na melhoria dos processos de produção de combustíveis. Explore abaixo como a tecnologia ultrassónica pode otimizar a produção de combustíveis convencionais e renováveis.
Redução de NOx por emulsificação de óleo/água
A injeção de água diretamente no processo de combustão é um método comprovado para reduzir significativamente as emissões de NOx. A água adicionada reduz as temperaturas máximas de combustão através da evaporação, o que suprime a formação de NOx térmico. À medida que a água se vaporiza, ajuda a fragmentar e a vaporizar o combustível circundante, aumentando drasticamente a área superficial efetiva do combustível para uma combustão mais completa. A emulsificação ultrassónica Hielscher assegura a formação estável e uniforme de emulsões de combustível/água à escala micrométrica, maximizando este efeito de arrefecimento e de melhoria da combustão.
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Dessulfuração sonoquímica
A dessulfuração assistida por ultrassons oferece uma alternativa altamente eficiente e económica à hidrodessulfuração tradicional. O aquecimento local intenso e os microjatos de alta pressão gerados pela cavitação ultrassónica alteram fundamentalmente a cinética das reações de remoção de enxofre. Esta melhoria impulsionada pela energia permite utilizar catalisadores mais económicos e condições químicas mais suaves, reduzindo tanto o investimento de capital como a complexidade operacional, ao mesmo tempo que permite cumprir limites de enxofre mais rigorosos.
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Biodiesel a partir de óleo vegetal e gordura animal
O biodiesel constitui uma alternativa limpa e renovável ao gasóleo derivado do petróleo. Produzido por transesterificação, é obtido a partir de matérias-primas que incluem óleos vegetais, óleo de algas, gorduras animais e resíduos de gorduras. O processo de fabrico baseia-se numa reação catalítica entre estes lípidos e um álcool (normalmente metanol). A mistura ultrassónica Hielscher acelera drasticamente o processo de transesterificação ao criar uma micromistura e uma emulsificação intensas, o que reduz drasticamente os tempos de reação e aumenta o rendimento. O resultado é uma linha de produção mais eficiente, com menor investimento de capital e custos operacionais reduzidos.
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Bioetanol a partir de amido e açúcar
O bioetanol é utilizado como alternativa ecológica à gasolina. É produzido por fermentação a partir de milho, trigo, batatas, cana-de-açúcar, arroz e outros cereais. Utiliza-se levedura para fermentar o amido e os açúcares presentes nestas culturas, transformando-os em etanol. A desintegração ultrassónica das estruturas celulares e a extração de material intracelular reduzem o tamanho das partículas e expõem uma área superficial muito maior às enzimas durante a liquefação. Isto melhora a biodisponibilidade do amido e do açúcar e resulta numa fermentação mais rápida e mais completa, conduzindo à produção de mais etanol.
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Biogás a partir de resíduos e lamas
O bioetanol é uma alternativa de baixo carbono à gasolina convencional, amplamente adotada. É produzido através da fermentação de amidos e açúcares extraídos de culturas como milho, trigo, batatas, cana-de-açúcar e arroz. A desintegração celular ultrassónica decompõe as paredes celulares rígidas das plantas e liberta o conteúdo intracelular, reduzindo eficazmente o tamanho das partículas e maximizando a área superficial exposta à ação enzimática durante a liquefação. Esta maior biodisponibilidade dos açúcares fermentáveis conduz a ciclos de fermentação mais rápidos e mais completos e a rendimentos de etanol significativamente superiores.
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Efeito do processo UAOD em várias etapas com parâmetros ótimos
Perguntas frequentes: aplicações ultrassónicas no petróleo, no gás e nos combustíveis renováveis
Como funciona a dessulfuração ultrassónica e cumpre os requisitos da regulamentação ambiental?
A dessulfuração ultrassónica utiliza ondas sonoras de alta intensidade para melhorar a reação ou a extração de compostos de enxofre dos combustíveis (como o gasóleo e a gasolina). O efeito de cavitação acústica aumenta as taxas de transferência de massa, permitindo às refinarias produzir combustíveis com teor ultrabaixo de enxofre (que cumprem as normas Euro 5/6 ou da EPA) de forma mais eficiente. Este processo requer frequentemente menos energia e menos agentes químicos do que os métodos tradicionais, tornando-o uma solução económica para o cumprimento dos requisitos regulamentares.
Como afeta o tratamento ultrassónico a precipitação de parafinas e asfaltenos?
A sonicação pode inibir a nucleação e o crescimento de cristais de parafinas e asfaltenos, mantendo-os em suspensão no fluido para evitar a obstrução de condutas. Além disso, ajuda a dispersar os inibidores químicos, tornando-os mais eficazes em concentrações mais baixas. Esta é uma ferramenta essencial para assegurar o escoamento na produção em águas profundas e na produção de petróleo pesado.
Quais são os benefícios da utilização de ultrassons no condicionamento de fluidos de perfuração?
O tratamento ultrassónico cria uma dispersão uniforme de sólidos (como a bentonite) e de aditivos na lama de perfuração. Isto melhora as propriedades reológicas do fluido, favorece o transporte dos detritos de perfuração e reduz a viscosidade. O resultado é um melhor desempenho da perfuração, menor atrito e custos operacionais reduzidos.
Como melhora a sonicação as reações catalíticas nas refinarias?
Através de micromistura e turbulência intensas, os ultrassons desestabilizam a camada limite em torno das partículas do catalisador. Isto melhora significativamente a transferência de massa e expõe mais sítios ativos na superfície do catalisador, conduzindo a velocidades de reação mais elevadas, rendimentos superiores e uma vida útil mais longa do catalisador.
É possível ampliar a escala dos sistemas ultrassónicos para a produção industrial de petróleo e gás?
Sem dúvida. A Hielscher é especializada em sonicadores à escala industrial (até 16kW por unidade, que podem ser facilmente agrupados) que podem ser integrados em condutas existentes através de configurações com células de fluxo ultrassónicas. Isto permite uma passagem sem dificuldades dos ensaios laboratoriais para a produção industrial contínua, com resultados consistentes e reprodutíveis.
Os sonicadores Hielscher conseguem processar fluidos de alta viscosidade, como petróleo pesado ou betume?
Sim. Os sonicadores de sonda de alta potência da Hielscher são concebidos para processar meios altamente viscosos. Fornecem as elevadas forças de cisalhamento necessárias para misturar, dispersar e tratar eficazmente óleos pesados, mesmo em condições difíceis.
Bibliografia / Referências
- 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 – um sonicador de alto desempenho com 16 000 watts de potência ultrassónica para a dessulfuração de petróleo bruto