Ultrasonics cho dầu, khí đốt và nhiên liệu tái tạo
Giá dầu biến động, các quy định nghiêm ngặt về khí nhà kính và xu hướng toàn cầu hướng tới năng lượng bền vững đã khiến hiệu suất sử dụng nhiên liệu và việc tuân thủ các quy định về môi trường trở thành những ưu tiên hàng đầu của ngành dầu mỏ & ngành công nghiệp khí đốt. Các thiết bị siêu âm của Hielscher được ứng dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu và các nhà máy chế biến thương mại nhằm đáp ứng những nhu cầu này trong một loạt các ứng dụng đa dạng
Các thiết bị siêu âm Hielscher thể hiện hiệu quả vượt trội trong các công đoạn xử lý quan trọng như trộn, phân tán, đồng nhất hóa và hòa tan bột vào chất lỏng, cũng như tạo ra các nhũ tương có độ ổn định cao. Tính linh hoạt này góp phần trực tiếp vào việc cải thiện quy trình sản xuất nhiên liệu. Hãy tìm hiểu dưới đây cách công nghệ siêu âm có thể tối ưu hóa quá trình sản xuất cả nhiên liệu truyền thống lẫn nhiên liệu tái tạo.
Giảm NOx bằng nhũ tương hóa dầu/nước
Việc phun nước trực tiếp vào quá trình đốt cháy là một phương pháp đã được chứng minh giúp giảm đáng kể lượng khí thải NOx. Nước được bổ sung làm giảm nhiệt độ đốt cháy cực đại thông qua quá trình bay hơi, từ đó ức chế sự hình thành NOx do nhiệt. Khi nước bay hơi, nó giúp phân tán và làm bay hơi nhiên liệu xung quanh, làm tăng đáng kể diện tích bề mặt hiệu dụng của nhiên liệu, từ đó mang lại quá trình đốt cháy hoàn toàn hơn. Quá trình nhũ hóa bằng sóng siêu âm của Hielscher đảm bảo sự hình thành ổn định và đồng đều của các nhũ tương nhiên liệu/nước ở quy mô vi mô, tối đa hóa hiệu ứng làm mát và tăng cường quá trình đốt cháy này.
Nhấn vào đây để đọc thêm về giảm NOx bằng cách sử dụng ultrasonication!
Khử lưu huỳnh Sonochemical
Quá trình khử lưu huỳnh hỗ trợ bằng sóng siêu âm mang lại một giải pháp thay thế hiệu quả cao và tiết kiệm chi phí so với phương pháp khử lưu huỳnh bằng hydro truyền thống. Sự gia nhiệt cục bộ mạnh mẽ và các tia vi phun áp suất cao do hiện tượng xâm thực siêu âm tạo ra làm thay đổi cơ bản động học phản ứng của quá trình loại bỏ lưu huỳnh. Sự tăng cường do năng lượng này cho phép sử dụng các chất xúc tác có giá thành thấp hơn và điều kiện hóa học nhẹ nhàng hơn, từ đó giảm cả chi phí đầu tư ban đầu lẫn độ phức tạp trong vận hành, đồng thời vẫn đáp ứng được các giới hạn lưu huỳnh nghiêm ngặt hơn.
Nhấn vào đây để đọc thêm về Sonochemical Desulfurization!
Dầu diesel sinh học từ dầu thực vật và mỡ động vật
Dầu diesel sinh học là một nguồn năng lượng sạch, tái tạo, thay thế cho dầu diesel từ dầu mỏ. Được sản xuất thông qua quá trình chuyển ester, nó được chiết xuất từ các nguyên liệu thô bao gồm dầu thực vật, dầu tảo, mỡ động vật và dầu mỡ thải. Quy trình sản xuất dựa trên phản ứng xúc tác giữa các chất béo này và một loại cồn (thường là methanol). Công nghệ trộn siêu âm Hielscher giúp đẩy nhanh đáng kể quá trình transesterification bằng cách tạo ra sự trộn vi mô và nhũ hóa mạnh mẽ, từ đó rút ngắn đáng kể thời gian phản ứng và tăng năng suất. Kết quả là một dây chuyền sản xuất hiệu quả hơn với chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn và chi phí vận hành được giảm thiểu.
Khám phá những ưu điểm của các bình phản ứng trộn siêu âm trong sản xuất diesel sinh học!
Ethanol sinh học từ tinh bột và đường
Bioethanol được sử dụng như một giải pháp thay thế thân thiện với môi trường cho xăng. Chất này được sản xuất từ ngô, lúa mì, khoai tây, mía, gạo và các loại ngũ cốc khác thông qua quá trình lên men. Men được sử dụng để lên men tinh bột và đường có trong các loại cây trồng này thành ethanol. Quá trình phá vỡ cấu trúc tế bào bằng sóng siêu âm và chiết xuất chất nội bào giúp giảm kích thước hạt và tăng diện tích bề mặt tiếp xúc với enzym trong quá trình hóa lỏng. Điều này cải thiện khả năng hấp thu của tinh bột và đường, từ đó thúc đẩy quá trình lên men diễn ra nhanh hơn và hoàn toàn hơn, dẫn đến sản lượng ethanol cao hơn.
Bấm vào đây để đọc thêm về Phân rã tế bào và Khai thác!
Khí sinh học từ chất thải và bùn thải
Bioethanol là một loại nhiên liệu thay thế có hàm lượng carbon thấp, được ứng dụng rộng rãi thay thế cho xăng truyền thống. Nó được sản xuất thông qua quá trình lên men tinh bột và đường chiết xuất từ các loại cây trồng như ngô, lúa mì, khoai tây, mía và gạo. Quá trình phá vỡ tế bào bằng sóng siêu âm giúp làm tan vỡ các thành tế bào thực vật cứng và giải phóng nội dung bên trong tế bào, từ đó giảm kích thước hạt một cách hiệu quả và tối đa hóa diện tích bề mặt tiếp xúc để enzym hoạt động trong quá trình hóa lỏng. Khả năng hấp thu sinh học của các loại đường có thể lên men được cải thiện này giúp chu trình lên men diễn ra nhanh hơn, hoàn chỉnh hơn và mang lại năng suất ethanol cao hơn đáng kể.
Bấm vào đây để đọc thêm về Bùn siêu âm tan rã!
Các câu hỏi thường gặp: Ứng dụng công nghệ siêu âm trong ngành dầu khí và nhiên liệu tái tạo
Quá trình khử lưu huỳnh bằng sóng siêu âm hoạt động như thế nào, và liệu nó có tuân thủ các quy định về môi trường hay không?
Quá trình khử lưu huỳnh bằng sóng siêu âm sử dụng sóng âm có cường độ cao để tăng cường phản ứng hoặc quá trình chiết xuất các hợp chất lưu huỳnh khỏi nhiên liệu (như dầu diesel và xăng). Hiệu ứng xâm thực âm thanh giúp tăng tốc độ truyền khối, cho phép các nhà máy lọc dầu sản xuất nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cực thấp (đáp ứng tiêu chuẩn Euro 5/6 hoặc EPA) một cách hiệu quả hơn. Quy trình này thường tiêu tốn ít năng lượng và sử dụng ít chất hóa học hơn so với các phương pháp truyền thống, do đó trở thành một giải pháp tuân thủ tiêu chuẩn hiệu quả về mặt chi phí.
Xử lý bằng sóng siêu âm ảnh hưởng như thế nào đến quá trình kết tủa của sáp và asphaltene?
Công nghệ siêu âm có thể ức chế quá trình hình thành hạt nhân và sự phát triển của các tinh thể sáp và asphaltene, giúp giữ chúng ở trạng thái lơ lửng trong chất lỏng để ngăn ngừa tắc nghẽn đường ống. Ngoài ra, công nghệ này còn hỗ trợ quá trình phân tán các chất ức chế hóa học, giúp chúng phát huy hiệu quả cao hơn ngay cả ở nồng độ thấp. Đây là một công cụ quan trọng để đảm bảo lưu lượng trong khai thác dầu ở vùng nước sâu và dầu nặng.
Những lợi ích của việc sử dụng công nghệ siêu âm trong xử lý dung dịch khoan là gì?
Xử lý bằng sóng siêu âm giúp phân tán đồng đều các chất rắn (như bentonit) và các chất phụ gia trong bùn khoan. Điều này giúp cải thiện các tính chất lưu biến của chất lỏng, tăng cường khả năng vận chuyển mảnh vụn khoan và giảm độ nhớt. Kết quả là hiệu suất khoan được nâng cao, ma sát giảm và chi phí vận hành cũng được cắt giảm.
Sóng siêu âm góp phần tăng cường các phản ứng xúc tác trong các nhà máy lọc dầu như thế nào?
Thông qua quá trình trộn vi mô mạnh mẽ và hiện tượng nhiễu loạn, sóng siêu âm làm phá vỡ lớp biên xung quanh các hạt chất xúc tác. Điều này giúp cải thiện đáng kể quá trình truyền khối và làm lộ ra nhiều vị trí hoạt tính hơn trên bề mặt chất xúc tác, từ đó dẫn đến tốc độ phản ứng nhanh hơn, năng suất cao hơn và kéo dài tuổi thọ của chất xúc tác.
Các hệ thống siêu âm có thể được mở rộng quy mô để ứng dụng trong sản xuất dầu khí công nghiệp không?
Chắc chắn rồi. Hielscher chuyên sản xuất các thiết bị siêu âm quy mô công nghiệp (công suất lên đến 16 kW mỗi thiết bị, có thể dễ dàng kết hợp thành cụm) có thể được tích hợp vào hệ thống đường ống hiện có thông qua cấu hình buồng dòng chảy siêu âm. Điều này cho phép mở rộng quy mô một cách liền mạch từ các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm sang sản xuất công nghiệp liên tục với kết quả nhất quán và có thể tái tạo.
Các thiết bị siêu âm Hielscher có thể xử lý các chất lỏng có độ nhớt cao như dầu nặng hay bitum không?
Đúng vậy. Các thiết bị siêu âm dạng đầu dò công suất cao của Hielscher được thiết kế để xử lý các chất lỏng có độ nhớt cao. Chúng tạo ra lực cắt mạnh cần thiết để trộn, phân tán và xử lý dầu nặng một cách hiệu quả, ngay cả trong những điều kiện khó khăn.
Văn học / Tài liệu tham khảo
- 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 – một sonicator hiệu suất cao với công suất siêu âm 16.000 watt để khử lưu huỳnh thô

