Ультразвук для нефти, газа и возобновляемых видов топлива
Колебания цен на нефть, строгие нормы выбросов парниковых газов и глобальное стремление к устойчивой энергетике сделали топливную эффективность и соблюдение экологических требований главными приоритетами нефтегазовой отрасли. Ультразвуковые устройства Hielscher широко применяются в исследовательских лабораториях и на промышленных перерабатывающих предприятиях для удовлетворения этих требований в широком спектре применений
Ультразвуковые аппараты Hielscher превосходно выполняют такие важнейшие технологические операции, как смешивание, диспергирование, гомогенизация и растворение порошков в жидкостях, а также получение высокостабильных эмульсий. Эта универсальность непосредственно способствует совершенствованию технологических процессов производства топлива. Ниже вы узнаете, как ультразвуковая технология может оптимизировать производство как традиционных, так и возобновляемых видов топлива.
Снижение выбросов NOx за счёт эмульгирования масла и воды
Впрыск воды непосредственно в зону горения – проверенный метод значительного снижения выбросов NOx. Добавленная вода снижает пиковые температуры горения за счёт испарения, что подавляет образование термических NOx. Испаряясь, вода способствует дроблению и испарению окружающего топлива, резко увеличивая его эффективную площадь поверхности для более полного сгорания. Ультразвуковое эмульгирование Hielscher обеспечивает стабильное и равномерное образование эмульсий топлива и воды с каплями микронного размера, максимально усиливая этот эффект охлаждения и улучшения сгорания.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше о снижении выбросов NOx с помощью обработки ультразвуком!
Ультразвуковой реактор UIP1000hdT для улучшения этерификации свободных жирных кислот (FFA).
Сонохимическое обессеривание
Обессеривание с применением ультразвука представляет собой высокоэффективную и экономически выгодную альтернативу традиционному гидрообессериванию. Интенсивный локальный нагрев и микроструи высокого давления, возникающие при ультразвуковой кавитации, коренным образом изменяют кинетику реакций удаления серы. Это усиление за счёт подводимой энергии позволяет использовать более доступные по цене катализаторы и более мягкие химические условия, снижая как капитальные затраты, так и сложность эксплуатации и при этом обеспечивая соблюдение более строгих предельных норм содержания серы.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше о сонохимическом обессеривании!
Биодизель из растительного масла и животного жира
Биодизель служит чистой возобновляемой альтернативой дизельному топливу на основе нефти. Его получают путём переэтерификации из сырья, включающего растительные масла, масло водорослей, животные жиры и отработанные жиры. Производственный процесс основан на каталитической реакции между этими липидами и спиртом (обычно метанолом). Ультразвуковое смешивание Hielscher резко ускоряет процесс переэтерификации за счёт интенсивного микроперемешивания и эмульгирования, что существенно сокращает время реакции и повышает выход продукта. В результате производственная линия работает эффективнее при меньших капитальных вложениях и сниженных эксплуатационных затратах.
Узнайте о преимуществах ультразвуковых смесительных реакторов для производства биодизеля!
Биоэтанол из крахмала и сахара
Биоэтанол используется как экологичная альтернатива бензину. Его получают из кукурузы, пшеницы, картофеля, сахарного тростника, риса и других зерновых культур путём ферментации. Дрожжи используются для сбраживания содержащихся в этих культурах крахмала и сахаров в этанол. Ультразвуковое разрушение клеточных структур и извлечение внутриклеточного материала уменьшают размер частиц и значительно увеличивают площадь поверхности, доступной для действия ферментов при разжижении. Это повышает биодоступность крахмала и сахара и обеспечивает более быструю и полную ферментацию, что приводит к получению большего количества этанола.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше о разрушении клеток и экстракции!
Биогаз из отходов и осадка
Биоэтанол – широко используемая низкоуглеродная альтернатива традиционному бензину. Его получают путём ферментации крахмалов и сахаров, извлечённых из таких культур, как кукуруза, пшеница, картофель, сахарный тростник и рис. Ультразвуковое разрушение клеток разрушает жёсткие клеточные стенки растений и высвобождает внутриклеточное содержимое, эффективно уменьшая размер частиц и максимально увеличивая площадь поверхности, доступной для ферментативного воздействия при разжижении. Такая повышенная биодоступность сбраживаемых сахаров приводит к более быстрым и полным циклам ферментации и значительно более высокому выходу этанола.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше об ультразвуковом разрушении осадка!
Эффект многостадийного процесса UAOD при оптимальных параметрах
Часто задаваемые вопросы: применение ультразвука в нефтегазовой отрасли и производстве возобновляемых видов топлива
Как работает ультразвуковое обессеривание и соответствует ли оно экологическим нормам?
При ультразвуковом обессеривании используются звуковые волны высокой интенсивности для усиления реакции или экстракции серосодержащих соединений из топлива (например, дизельного топлива и бензина). Эффект акустической кавитации увеличивает скорость массопереноса, позволяя нефтеперерабатывающим заводам более эффективно производить топливо с ультранизким содержанием серы (соответствующее стандартам Euro 5/6 или EPA). Этот процесс часто требует меньше энергии и химических реагентов, чем традиционные методы, что делает его экономически выгодным решением для соблюдения нормативных требований.
Как обработка ультразвуком влияет на выпадение парафинов и асфальтенов?
Обработка ультразвуком может подавлять зарождение и рост кристаллов парафинов и асфальтенов, поддерживая их во взвешенном состоянии в жидкости для предотвращения закупорки трубопроводов. Кроме того, она способствует диспергированию химических ингибиторов, повышая их эффективность при меньших концентрациях. Это ключевой инструмент обеспечения бесперебойного потока при глубоководной добыче и добыче тяжёлой нефти.
Каковы преимущества применения ультразвука для подготовки бурового раствора?
Обработка ультразвуком создаёт равномерную дисперсию твёрдых частиц (например, бентонита) и добавок в буровом растворе. Это улучшает реологические свойства раствора, способствует выносу бурового шлама и снижает вязкость. В результате повышается эффективность бурения, уменьшается трение и снижаются эксплуатационные затраты.
Как обработка ультразвуком усиливает каталитические реакции на нефтеперерабатывающих заводах?
За счёт интенсивного микроперемешивания и турбулентности ультразвук разрушает пограничный слой вокруг частиц катализатора. Это значительно улучшает массоперенос и делает доступным больше активных центров на поверхности катализатора, повышая скорость реакций и выход продукта, а также продлевая срок службы катализатора.
Можно ли масштабировать ультразвуковые системы для промышленного производства в нефтегазовой отрасли?
Безусловно. Hielscher специализируется на ультразвуковых аппаратах промышленного масштаба (до 16kW на аппарат, с возможностью лёгкого объединения в группы), которые можно интегрировать в существующие трубопроводы с помощью конфигураций с ультразвуковыми проточными ячейками. Это обеспечивает беспрепятственное масштабирование от лабораторных испытаний до непрерывного промышленного производства со стабильными, воспроизводимыми результатами.
Могут ли ультразвуковые аппараты Hielscher обрабатывать высоковязкие жидкости, такие как тяжёлая нефть или битум?
Да. Высокомощные ультразвуковые аппараты Hielscher зондового типа разработаны для обработки высоковязких сред. Они обеспечивают высокие силы сдвига, необходимые для эффективного смешивания, диспергирования и обработки тяжёлой нефти даже в сложных условиях.
Литература / Источники
- 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 – высокопроизводительный ультразвуковой аппарат с ультразвуковой мощностью 16 000 ватт для обессеривания сырой нефти