Ultrazvuk pre ropu, plyn a obnoviteľné palivá
Kolísajúce ceny ropy, prísne predpisy týkajúce sa skleníkových plynov a celosvetové úsilie o udržateľnú energetiku urobili z palivovej účinnosti a dodržiavania environmentálnych predpisov hlavné priority ropného a plynárenského priemyslu. Ultrazvukové zariadenia Hielscher sa vo veľkej miere používajú vo výskumných laboratóriách a komerčných spracovateľských závodoch na splnenie týchto požiadaviek v širokom spektre aplikácií
Sonikátory Hielscher vynikajú v kľúčových krokoch spracovania, ako sú miešanie, dispergovanie, homogenizácia a rozpúšťanie práškov v kvapalinách, ako aj príprava vysoko stabilných emulzií. Táto všestrannosť sa priamo premieta do zlepšenia pracovných postupov pri výrobe palív. Nižšie sa dozviete, ako môže ultrazvuková technológia optimalizovať výrobu konvenčných aj obnoviteľných palív.
Znižovanie emisií NOx emulgáciou oleja a vody
Vstrekovanie vody priamo do procesu spaľovania je osvedčenou metódou výrazného znižovania emisií NOx. Pridaná voda odparovaním znižuje špičkové teploty spaľovania, čím potláča tepelnú tvorbu NOx. Pri odparovaní voda pomáha rozptyľovať a odparovať okolité palivo, čím výrazne zväčšuje jeho účinný povrch a umožňuje úplnejšie spaľovanie. Ultrazvuková emulgácia Hielscher zabezpečuje stabilnú a rovnomernú tvorbu emulzií paliva a vody s veľkosťou kvapôčok v mikrometrovej škále, čím maximalizuje tento chladiaci účinok a účinok zlepšujúci spaľovanie.
Kliknite sem a prečítajte si viac o znižovaní emisií NOx pomocou ultrazvuku!
Ultrazvukový reaktor UIP1000hdT na zlepšenie esterifikácie voľných mastných kyselín (FFA).
Sonochemické odsírenie
Ultrazvukom podporované odsírenie ponúka vysoko účinnú a nákladovo efektívnu alternatívu k tradičnému hydroodsíreniu. Intenzívny lokálny ohrev a vysokotlakové mikroprúdy vytvárané ultrazvukovou kavitáciou zásadne menia reakčnú kinetiku odstraňovania síry. Toto zlepšenie vyvolané prívodom energie umožňuje používať cenovo dostupnejšie katalyzátory a miernejšie chemické podmienky, čím znižuje investičné výdavky aj prevádzkovú zložitosť a zároveň umožňuje dosahovať prísnejšie limity obsahu síry.
Kliknite sem a prečítajte si viac o sonochemickom odsírení!
Bionafta z rastlinného oleja a živočíšneho tuku
Bionafta slúži ako čistá, obnoviteľná alternatíva k motorovej nafte z ropy. Vyrába sa transesterifikáciou 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 Hielscher výrazne urýchľuje proces transesterifikácie vytváraním intenzívneho mikromiešania a emulgácie, čo zásadne skracuje reakčné časy a zvyšuje výťažok. Výsledkom je efektívnejšia výrobná linka s nižšími investičnými a prevádzkovými nákladmi.
Preskúmajte výhody ultrazvukových miešacích reaktorov na výrobu bionafty!
Bioetanol zo škrobu a cukru
Bioetanol sa používa ako ekologická alternatíva k benzínu. Vyrába sa fermentáciou kukurice, pšenice, zemiakov, cukrovej trstiny, ryže a ďalších obilnín. Na fermentáciu škrobu a cukrov obsiahnutých v týchto plodinách na etanol sa používajú kvasinky. Ultrazvuková dezintegrácia bunkových štruktúr a extrakcia vnútrobunkového materiálu zmenšujú veľkosť častíc a počas skvapalňovania sprístupňujú enzýmom oveľa väčší povrch. Tým sa zlepšuje biologická dostupnosť škrobu a cukru a dosahuje rýchlejšia a úplnejšia fermentácia vedúca k väčšiemu množstvu etanolu.
Kliknite sem a prečítajte si viac o dezintegrácii buniek a extrakcii!
Bioplyn z odpadu a kalu
Bioetanol je široko využívanou nízkouhlíkovou alternatívou ku konvenčnému benzínu. Vyrába sa fermentáciou škrobov a cukrov extrahovaných z plodín, ako sú kukurica, pšenica, zemiaky, cukrová trstina a ryža. Ultrazvuková dezintegrácia buniek rozrušuje pevné steny rastlinných buniek a uvoľňuje ich vnútrobunkový obsah, čím účinne zmenšuje veľkosť častíc a maximalizuje povrch dostupný pre pôsobenie enzýmov počas skvapalňovania. Táto zvýšená biologická dostupnosť fermentovateľných cukrov vedie k rýchlejším a úplnejším fermentačným cyklom a výrazne vyšším výťažkom etanolu.
Kliknite sem a prečítajte si viac o ultrazvukovej dezintegrácii kalu!
Účinok viacstupňového procesu UAOD pri optimálnych parametroch
Často kladené otázky: Ultrazvukové aplikácie v oblasti ropy, plynu a obnoviteľných palív
Ako funguje ultrazvukové odsírenie a je v súlade s environmentálnymi predpismi?
Ultrazvukové odsírenie využíva zvukové vlny s vysokou intenzitou na podporu reakcie alebo extrakcie zlúčenín síry z palív (ako sú motorová nafta a benzín). Účinok akustickej kavitácie zvyšuje rýchlosť prenosu hmoty, čo rafinériám umožňuje efektívnejšie vyrábať palivá s ultranízkym obsahom síry (spĺňajúce normy Euro 5/6 alebo EPA). Tento proces často vyžaduje menej energie a menšie množstvo chemických činidiel než tradičné metódy, vďaka čomu predstavuje nákladovo efektívne riešenie na dodržiavanie predpisov.
Ako ultrazvukové spracovanie ovplyvňuje zrážanie voskov a asfalténov?
Pôsobenie ultrazvuku môže potláčať nukleáciu a rast kryštálov voskov a asfalténov a udržiavať ich suspendované v tekutine, čím zabraňuje upchávaniu potrubí. Okrem toho napomáha dispergovaniu chemických inhibítorov, čím zvyšuje ich účinnosť pri nižších koncentráciách. Ide o kľúčový nástroj na zabezpečenie prietoku pri hlbokomorskej ťažbe a ťažbe ťažkej ropy.
Aké výhody prináša používanie ultrazvuku na úpravu vrtného výplachu?
Ultrazvukové spracovanie vytvára rovnomernú disperziu pevných látok (napríklad bentonitu) a prísad vo vrtnom výplachu. Tým sa zlepšujú reologické vlastnosti výplachu, zlepšuje transport odvŕtanej horniny a znižuje viskozita. Výsledkom je lepší výkon pri vŕtaní, nižšie trenie a nižšie prevádzkové náklady.
Ako ultrazvuk zlepšuje katalytické reakcie v rafinériách?
Prostredníctvom intenzívneho mikromiešania a turbulencie ultrazvuk narúša medznú vrstvu okolo častíc katalyzátora. Tým sa výrazne zlepšuje prenos hmoty a sprístupňuje viac aktívnych miest na povrchu katalyzátora, čo vedie k vyšším reakčným rýchlostiam, vyšším výťažkom a dlhšej životnosti katalyzátora.
Možno ultrazvukové systémy škálovať na priemyselnú ťažbu a spracovanie ropy a plynu?
Jednoznačne. Hielscher sa špecializuje na sonikátory priemyselného rozsahu (až 16kW na jednotku, pričom jednotky možno ľahko spájať do zostáv), ktoré možno integrovať do existujúcich potrubí pomocou konfigurácií s ultrazvukovými prietokovými celami. To umožňuje plynulý prechod od laboratórnych skúšok ku kontinuálnej priemyselnej výrobe s konzistentnými, reprodukovateľnými výsledkami.
Dokážu sonikátory Hielscher spracovať vysoko viskózne tekutiny, ako sú ťažká ropa alebo bitúmen?
Áno. Vysokovýkonné sondové sonikátory Hielscher sú navrhnuté na spracovanie vysoko viskóznych médií. Poskytujú vysoké šmykové sily potrebné na účinné miešanie, dispergovanie a spracovanie ťažkých rôp 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.
