Ultrazvuk pre ropu, plyn a obnoviteľné palivá
Kolísavé ceny ropy, prísne predpisy týkajúce sa skleníkových plynov a celosvetový tlak na prechod k udržateľnej energetike spôsobili, že palivová účinnosť a dodržiavanie environmentálnych noriem sa stali hlavnými prioritami pre ropný priemysel & plynový priemysel. Ultrazvukové zariadenia spoločnosti Hielscher sa vo veľkej miere využívajú vo výskumných laboratóriách aj v komerčných spracovateľských závodoch, aby splnili tieto požiadavky v širokej škále aplikácií
Ultrazvukové zariadenia spoločnosti Hielscher vynikajú pri kľúčových krokoch spracovania, ako je miešanie, dispergovanie, homogenizácia a rozpúšťanie práškov v kvapalinách, ako aj pri príprave vysoko stabilných emulzií. Táto univerzálnosť sa priamo prejavuje vo vylepšených pracovných postupoch pri výrobe palív. Nižšie sa dozviete, ako môže ultrazvuková technológia optimalizovať výrobu konvenčných aj obnoviteľných palív.
Redukcia NOx emulgáciou oleja/vody
Priame vstrekovanie vody do spaľovacieho procesu je osvedčenou metódou na výrazné zníženie emisií NOx. Pridaná voda znižuje špičkové teploty spaľovania prostredníctvom odparovania, čím potláča tvorbu termických NOx. Keď sa voda odparuje, pomáha rozbíjať a odparovať okolité palivo, čím výrazne zvyšuje efektívny povrch paliva a umožňuje tak úplnejšie spaľovanie. Ultrazvuková emulgácia spoločnosti Hielscher zabezpečuje stabilnú a rovnomernú tvorbu mikroemulzií paliva a vody, čím maximalizuje tento chladiaci a spaľovanie podporujúci účinok.
Kliknite sem a prečítajte si viac o znižovaní NOx pomocou ultrazvuku!
Ultrazvukový reaktor UIP1000hdT na zlepšenie esterifikácie FFA.
Sonochemická odsírenie
Odsírenie s využitím ultrazvuku ponúka vysoko účinnú a nákladovo efektívnu alternatívu k tradičnému hydrodesiulfurizácii. Intenzívne lokálne zahrievanie a vysokotlakové mikroprúdy vytvárané ultrazvukovou kavitáciou zásadným spôsobom menia reakčnú kinetiku odstraňovania síry. Toto energeticky poháňané vylepšenie umožňuje použitie cenovo dostupnejších katalyzátorov a miernejších chemických podmienok, čím sa znižujú kapitálové výdavky aj prevádzková zložitosť a zároveň sa dosahujú prísnejšie limity obsahu síry.
Kliknite sem a prečítajte si viac o sonochemickej odsírení!
Bionafta z rastlinného oleja a živočíšneho tuku
Biodiesel predstavuje čistú, obnoviteľnú alternatívu k naftovému palivu na báze ropy. Vyrába sa procesom transesterifikácie a získava sa zo surovín, medzi ktoré patria rastlinné oleje, olej z rias, živočíšne tuky a odpadové tuky. Výrobný proces je založený na katalytickej reakcii medzi týmito lipidmi a alkoholom (zvyčajne metanolom). Ultrazvukové miešanie spoločnosti Hielscher výrazne urýchľuje proces transesterifikácie vytváraním intenzívneho mikromiešania a emulgácie, čo drasticky skracuje reakčné časy a zvyšuje výťažnosť. Výsledkom je efektívnejšia výrobná linka s nižšími kapitálovými investíciami a zníženými prevádzkovými nákladmi.
Objavte výhody ultrazvukových miešacích reaktorov pre výrobu bionafty!
Bioetanol zo škrobu a cukru
Bioetanol sa používa ako ekologická alternatíva k benzínu. Vyrába sa fermentáciou z kukurice, pšenice, zemiakov, cukrovej trstiny, ryže a iných obilnín. Kvasinky sa používajú na fermentáciu škrobu a cukrov obsiahnutých v týchto plodinách na etanol. Ultrazvuková dezintegrácia bunkových štruktúr a extrakcia intracelulárneho materiálu zmenšuje veľkosť častíc a počas ztekucovania vystavuje enzýmom oveľa väčšiu povrchovú plochu. Tým sa zlepšuje biologická dostupnosť škrobu a cukru, čo vedie k rýchlejšej a úplnejšej fermentácii a následne k vyššej výťažnosti etanolu.
Kliknite sem a prečítajte si viac o rozpad buniek a Extrakcia!
Bioplyn z odpadu a kalu
Bioetanol je široko používaná nízkouhlíková alternatíva k bežnému benzínu. Vyrába sa fermentáciou škrobov a cukrov získaných z plodín, ako sú kukurica, pšenica, zemiaky, cukrová trstina a ryža. Ultrazvuková dezintegrácia buniek rozbíja tuhé bunkové steny rastlín a uvoľňuje intracelulárny obsah, čím efektívne zmenšuje veľkosť častíc a maximalizuje exponovanú povrchovú plochu pre enzymatické pôsobenie počas skvapalňovania. Táto zvýšená biologická dostupnosť fermentovateľných cukrov vedie k rýchlejším a úplnejším fermentačným cyklom a k výrazne vyšším výťažkom etanolu.
Kliknite sem a prečítajte si viac o Ultrazvuková dezintegrácia kalu!
Účinok viacstupňového procesu UAOD pri optimálnych parametroch
Často kladené otázky: Využitie ultrazvuku v ropnom a plynárenskom priemysle a v oblasti obnoviteľných palív
Ako funguje ultrazvukové odsírenie a je v súlade s environmentálnymi predpismi?
Ultrazvukové odsírenie využíva vysokointenzívne zvukové vlny na urýchlenie reakcie alebo extrakciu zlúčenín síry z palív (napríklad nafty a benzínu). Akustický kavitačný efekt zvyšuje rýchlosť prenosu hmoty, čo rafinériám umožňuje efektívnejšie vyrábať palivá s mimoriadne nízkym obsahom síry (spĺňajúce normy Euro 5/6 alebo EPA). Tento proces často vyžaduje menej energie a menej chemických látok ako tradičné metódy, čo z neho robí nákladovo efektívne riešenie na dosiahnutie súladu s normami.
Ako ovplyvňuje ultrazvuková úprava zrážanie vosku a asfaltenov?
Ultrazvukové ožarovanie môže zabrániť nukleácii a rastu kryštálov vosku a asfaltenov, čím ich udrží v suspenzii v kvapaline a zabráni tak upchatiu potrubia. Okrem toho napomáha disperzii chemických inhibítorov, vďaka čomu sú účinnejšie aj pri nižších koncentráciách. Ide o kľúčový nástroj na zabezpečenie toku pri ťažbe v hlbokom mori a pri ťažbe ťažkej ropy.
Aké sú výhody využitia ultrazvuku pri úprave vrtnej kvapaliny?
Ultrazvuková úprava zabezpečuje rovnomerné rozptýlenie tuhých látok (napríklad bentonitu) a prísad vo vŕtacom kalovi. Tým sa zlepšujú reologické vlastnosti kvapaliny, zefektívňuje sa odvod vŕtnej hliny a znižuje sa viskozita. Výsledkom je vyšší výkon vŕtania, nižšie trenie a nižšie prevádzkové náklady.
Ako ultrazvukové ožiarenie zlepšuje katalytické reakcie v rafinériách?
Vďaka intenzívnemu mikromiešaniu a turbulencii ultrazvuk narúša medznú vrstvu okolo častíc katalyzátora. To výrazne zlepšuje prenos hmoty a odkrýva viac aktívnych miest na povrchu katalyzátora, čo vedie k rýchlejším reakčným rýchlostiam, vyšším výťažkom a predĺženiu životnosti katalyzátora.
Dajú sa ultrazvukové systémy prispôsobiť pre priemyselnú ťažbu ropy a zemného plynu?
Určite. Spoločnosť Hielscher sa špecializuje na ultrazvukové zariadenia v priemyselnom meradle (s výkonom až 16 kW na jednotku, ktoré sa dajú ľahko zoskupovať do klastrov), ktoré je možné integrovať do existujúcich potrubných rozvodov prostredníctvom konfigurácií ultrazvukových prietokových komôr. To umožňuje plynulé rozšírenie z laboratórnych pokusov na nepretržitú priemyselnú výrobu s konzistentnými a reprodukovateľnými výsledkami.
Dokážu ultrazvukové zariadenia spoločnosti Hielscher spracovávať kvapaliny s vysokou viskozitou, ako je ťažký olej alebo bitúmen?
Áno. Vysokovýkonné sondové ultrazvukové zariadenia spoločnosti Hielscher sú navrhnuté na spracovanie vysoko viskóznych médií. Poskytujú vysoké šmykové sily potrebné na účinné miešanie, dispergovanie a úpravu ťažkých olejov aj v náročných podmienkach.
Literatúra / Referencie
- 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 – vysoko výkonný sonikátor s ultrazvukovým výkonom 16 000 wattov na odsírenie surovej ropy