Ultrazvok za nafto, plin in obnovljiva goriva
Zaradi nihanja cen nafte, strogih predpisov o toplogrednih plinih in svetovnih prizadevanj za trajnostno energijo sta učinkovita raba goriv in skladnost z okoljskimi predpisi postali glavni prednostni nalogi naftne in plinske industrije. Ultrazvočne naprave Hielscher se široko uporabljajo v raziskovalnih laboratorijih in komercialnih predelovalnih obratih za izpolnjevanje teh zahtev pri številnih načinih uporabe
Sonikatorji Hielscher se odlikujejo pri ključnih korakih obdelave, kot so mešanje, dispergiranje, homogeniziranje in raztapljanje praškov v tekočinah, ter pri pripravi zelo stabilnih emulzij. Ta vsestranskost neposredno izboljšuje potek proizvodnje goriv. V nadaljevanju odkrijte, kako lahko ultrazvočna tehnologija optimizira proizvodnjo tako konvencionalnih kot obnovljivih goriv.
Zmanjšanje emisij NOx z emulgiranjem olja in vode
Vbrizgavanje vode neposredno v proces zgorevanja je preizkušena metoda za znatno zmanjšanje emisij NOx. Dodana voda z izhlapevanjem znižuje najvišje temperature zgorevanja, kar zavira nastajanje termičnih NOx. Med izhlapevanjem voda pomaga razpršiti in upariti okoliško gorivo ter s tem močno poveča njegovo učinkovito površino za popolnejše zgorevanje. Ultrazvočno emulgiranje s tehnologijo Hielscher zagotavlja stabilno in enakomerno tvorbo emulzij goriva in vode na mikrometrski ravni ter tako kar najbolj poveča ta učinek hlajenja in izboljšanja zgorevanja.
Kliknite tukaj in preberite več o zmanjšanju emisij NOx s sonikacijo!
Ultrazvočni reaktor UIP1000hdT za izboljšano esterifikacijo prostih maščobnih kislin (FFA).
Sonokemijsko razžveplanje
Razžveplanje s pomočjo ultrazvoka je zelo učinkovita in stroškovno ugodna alternativa tradicionalnemu hidrorazžveplanju. Intenzivno lokalno segrevanje in visokotlačni mikrocurki, ki nastajajo zaradi ultrazvočne kavitacije, temeljito spremenijo reakcijsko kinetiko odstranjevanja žvepla. To izboljšanje, ki ga omogoča dovajanje energije, dopušča uporabo cenovno ugodnejših katalizatorjev in blažjih kemijskih pogojev ter zmanjšuje tako investicijske izdatke kot kompleksnost obratovanja, hkrati pa omogoča doseganje strožjih mejnih vrednosti za žveplo.
Kliknite tukaj in preberite več o sonokemijskem razžveplanju!
Biodizel iz rastlinskega olja in živalskih maščob
Biodizel je čista, obnovljiva alternativa dizelskemu gorivu iz nafte. Proizvaja se s transesterifikacijo iz surovin, kot so rastlinska olja, olje alg, živalske maščobe in odpadne maščobe. Proizvodni postopek temelji na katalitični reakciji med temi lipidi in alkoholom (običajno metanolom). Ultrazvočno mešanje s tehnologijo Hielscher močno pospeši proces transesterifikacije z intenzivnim mikromešanjem in emulgiranjem, kar drastično skrajša reakcijske čase in poveča izkoristek. Rezultat je učinkovitejša proizvodna linija z manjšo kapitalsko naložbo in nižjimi obratovalnimi stroški.
Odkrijte prednosti ultrazvočnih mešalnih reaktorjev za biodizel!
Bioetanol iz škroba in sladkorja
Bioetanol se uporablja kot okolju prijazna alternativa bencinu. Proizvaja se s fermentacijo koruze, pšenice, krompirja, sladkornega trsa, riža in drugih žit. Kvasovke se uporabljajo za fermentacijo škroba in sladkorjev iz teh poljščin v etanol. Ultrazvočna razgradnja celičnih struktur in ekstrakcija znotrajceličnega materiala zmanjšata velikost delcev in med utekočinjanjem izpostavita encimom precej večjo površino. To izboljša biološko razpoložljivost škroba in sladkorja ter omogoči hitrejšo in popolnejšo fermentacijo, pri kateri nastane več etanola.
Kliknite tukaj in preberite več o razgradnji celic in ekstrakciji!
Bioplin iz odpadkov in blata
Bioetanol je široko uveljavljena nizkoogljična alternativa konvencionalnemu bencinu. Proizvaja se s fermentacijo škrobov in sladkorjev, ekstrahiranih iz poljščin, kot so koruza, pšenica, krompir, sladkorni trs in riž. Ultrazvočna razgradnja celic razbije toge rastlinske celične stene in sprosti znotrajcelično vsebino, s čimer učinkovito zmanjša velikost delcev in kar najbolj poveča izpostavljeno površino za encimsko delovanje med utekočinjanjem. Ta izboljšana biološka razpoložljivost fermentabilnih sladkorjev omogoča hitrejše in popolnejše fermentacijske cikle ter znatno večje izkoristke etanola.
Kliknite tukaj in preberite več o ultrazvočni razgradnji blata!
Učinek večstopenjskega postopka UAOD pri optimalnih parametrih
Pogosta vprašanja: uporaba ultrazvoka pri nafti, plinu in obnovljivih gorivih
Kako deluje ultrazvočno razžveplanje in ali je skladno z okoljskimi predpisi?
Ultrazvočno razžveplanje uporablja zvočne valove visoke intenzivnosti za izboljšanje reakcije ali ekstrakcije žveplovih spojin iz goriv (kot sta dizelsko gorivo in bencin). Učinek akustične kavitacije poveča hitrost prenosa snovi, kar rafinerijam omogoča učinkovitejšo proizvodnjo goriv z izredno nizko vsebnostjo žvepla (ki izpolnjujejo standarde Euro 5/6 ali EPA). Ta postopek pogosto zahteva manj energije in manj kemijskih sredstev kot tradicionalne metode, zato je stroškovno ugodna rešitev za zagotavljanje skladnosti.
Kako ultrazvočna obdelava vpliva na izločanje voskov in asfaltenov?
Sonikacija lahko zavira nukleacijo in rast kristalov voskov in asfaltenov ter jih ohranja suspendirane v tekočini, da prepreči zamašitev cevovodov. Poleg tega pomaga pri dispergiranju kemijskih inhibitorjev, zaradi česar so učinkovitejši pri nižjih koncentracijah. To je ključno orodje za zagotavljanje nemotenega pretoka pri pridobivanju nafte v globokih vodah in pridobivanju težke nafte.
Kakšne so prednosti uporabe ultrazvoka za kondicioniranje vrtalne tekočine?
Ultrazvočna obdelava ustvari enakomerno disperzijo trdnih snovi (kot je bentonit) in dodatkov v vrtalni izplaki. To izboljša reološke lastnosti tekočine, izboljša transport navrtanih delcev in zmanjša viskoznost. Rezultat so boljša učinkovitost vrtanja, manjše trenje in nižji obratovalni stroški.
Kako sonikacija izboljša katalitične reakcije v rafinerijah?
Ultrazvok z intenzivnim mikromešanjem in turbulenco poruši mejno plast okoli delcev katalizatorja. To znatno izboljša prenos snovi in izpostavi več aktivnih mest na površini katalizatorja, kar omogoča hitrejše reakcije, večje izkoristke in daljšo življenjsko dobo katalizatorja.
Ali je mogoče ultrazvočne sisteme povečati za industrijsko pridobivanje nafte in plina?
Vsekakor. Hielscher je specializiran za sonikatorje za industrijsko uporabo (do 16kW na enoto, ki jih je mogoče preprosto povezati v skupine), ki jih je mogoče vključiti v obstoječe cevovode z uporabo ultrazvočnih pretočnih celic. To omogoča nemoten prehod z laboratorijskih preizkusov na neprekinjeno industrijsko proizvodnjo z doslednimi, ponovljivimi rezultati.
Ali lahko sonikatorji Hielscher obdelujejo tekočine z visoko viskoznostjo, kot sta težka nafta ali bitumen?
Da. Visokozmogljivi sonikatorji Hielscher s sondo so zasnovani za obdelavo zelo viskoznih medijev. Zagotavljajo velike strižne sile, potrebne za učinkovito mešanje, dispergiranje in obdelavo težkih naft, tudi v zahtevnih pogojih.
Literatura / Viri
- 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 – visokozmogljiv sonikator z ultrazvočno močjo 16.000 vatov za razžveplanje surove nafte