Siêu âm trong ngành dầu khí và nhiên liệu tái tạo
Giá dầu biến động, các quy định nghiêm ngặt về khí nhà kính và nỗ lực toàn cầu hướng tới năng lượng bền vững đã đưa hiệu quả sử dụng nhiên liệu và việc tuân thủ các quy định về môi trường trở thành những ưu tiên hàng đầu của ngành dầu khí. Các thiết bị siêu âm Hielscher được triển khai rộng rãi trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu và nhà máy xử lý thương mại để đáp ứng những yêu cầu này trong nhiều ứng dụng
Các máy siêu âm Hielscher vượt trội trong những 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 đa dụng này trực tiếp cải thiện quy trình sản xuất nhiên liệu. Hãy khám phá bên dưới cách công nghệ siêu âm có thể tối ưu hóa việc sản xuất cả nhiên liệu truyền thống lẫn nhiên liệu tái tạo.
Giảm NOx bằng cách nhũ hóa dầu/nước
Phun nước trực tiếp vào quá trình đốt cháy là một phương pháp đã được chứng minh giúp giảm đáng kể lượng phát thải NOx. Nước được bổ sung làm giảm nhiệt độ đỉnh của quá trình đốt cháy thông qua sự bay hơi, qua đó hạn chế sự hình thành NOx nhiệt. Khi hóa hơi, nước giúp chia nhỏ và hóa hơi nhiên liệu xung quanh, làm tăng mạnh diện tích bề mặt hữu hiệu của nhiên liệu để quá trình đốt cháy diễn ra hoàn toàn hơn. Công nghệ nhũ hóa bằng siêu âm Hielscher bảo đảm tạo thành các nhũ tương nhiên liệu/nước ổn định, đồng đều ở quy mô micromet, tối đa hóa hiệu ứng làm mát và tăng cường quá trình đốt cháy này.
Nhấp vào đây để đọc thêm về việc giảm NOx bằng siêu âm!
Thiết bị phản ứng siêu âm UIP1000hdT giúp cải thiện quá trình este hóa các axit béo tự do (FFA).
Khử lưu huỳnh bằng hóa siêu âm
Khử lưu huỳnh có hỗ trợ siêu âm là một giải pháp thay thế có hiệu suất cao và hiệu quả về chi phí cho phương pháp khử lưu huỳnh bằng hydro truyền thống. Sự gia nhiệt cục bộ mạnh và các vi tia áp suất cao sinh ra do hiện tượng xâm thực siêu âm làm thay đổi căn bản động học phản ứng loại bỏ lưu huỳnh. Sự tăng cường nhờ năng lượng này cho phép sử dụng các chất xúc tác có giá thành thấp hơn và điều kiện hóa học ôn hòa hơn, giảm cả chi phí đầu tư lẫn độ phức tạp trong vận hành, đồng thời đáp ứng các giới hạn hàm lượng lưu huỳnh nghiêm ngặt hơn.
Nhấp vào đây để đọc thêm về khử lưu huỳnh bằng hóa siêu âm!
Diesel sinh học từ dầu thực vật và mỡ động vật
Diesel sinh học là một nhiên liệu thay thế sạch, có thể tái tạo cho diesel có nguồn gốc từ dầu mỏ. Được sản xuất thông qua phản ứng trao đổi este, diesel sinh học có nguồn gốc từ các nguyên liệu bao gồm dầu thực vật, dầu tảo, mỡ động vật và dầu mỡ thải. Quá trình sản xuất dựa trên phản ứng có xúc tác giữa các lipid này và một loại rượu (thường là methanol). Công nghệ trộn bằng siêu âm Hielscher tăng tốc mạnh mẽ quá trình trao đổi este bằng cách tạo ra sự trộn vi mô và nhũ hóa mãnh liệt, nhờ đó giảm đáng kể thời gian phản ứng và nâng cao hiệu suất thu sản phẩm. Kết quả là dây chuyền sản xuất hiệu quả hơn với vốn đầu tư thấp hơn và chi phí vận hành giảm.
Khám phá những ưu điểm của thiết bị phản ứng trộn bằng siêu âm trong sản xuất diesel sinh học!
Ethanol sinh học từ tinh bột và đường
Ethanol sinh học được sử dụng làm nhiên liệu thay thế xanh cho xăng. Nhiên liệu này được sản xuất từ ngô, lúa mì, khoai tây, mía, gạo và các loại ngũ cốc khác bằng quá trình lên men. Nấm men được sử dụng để lên men tinh bột và đường có trong các cây trồng này thành ethanol. Việc phá vỡ cấu trúc tế bào bằng siêu âm và chiết xuất vật chất nội bào làm giảm kích thước hạt và tạo ra diện tích bề mặt lớn hơn nhiều để enzyme tiếp cận trong quá trình dịch hóa. Điều này cải thiện khả năng tiếp cận sinh học của tinh bột và đường, giúp quá trình lên men diễn ra nhanh hơn và hoàn toàn hơn, tạo ra nhiều ethanol hơn.
Nhấp vào đây để đọc thêm về phá vỡ tế bào và chiết xuất!
Khí sinh học từ chất thải và bùn
Ethanol sinh học là một nhiên liệu thay thế ít carbon cho xăng truyền thống, được sử dụng rộng rãi. Nhiên liệu này được sản xuất thông qua quá trình lên men tinh bột và đường được chiết xuất từ các cây trồng như ngô, lúa mì, khoai tây, mía và gạo. Quá trình phá vỡ tế bào bằng siêu âm phá hủy thành tế bào thực vật cứng và giải phóng các thành phần nội bào, giúp giảm kích thước hạt hiệu quả và tối đa hóa diện tích bề mặt tiếp xúc cho hoạt động của enzyme trong quá trình dịch hóa. Khả năng tiếp cận sinh học được cải thiện của các loại đường có thể lên men này giúp chu trình lên men diễn ra nhanh hơn, hoàn toàn hơn và mang lại hiệu suất thu ethanol cao hơn đáng kể.
Nhấp vào đây để đọc thêm về phá vỡ bùn bằng siêu âm!
Ảnh hưởng của quy trình UAOD nhiều bước ở các thông số tối ưu
Câu hỏi thường gặp: Ứng dụng siêu âm trong ngành dầu khí và nhiên liệu tái tạo
Khử lưu huỳnh bằng siêu âm hoạt động như thế nào và có tuân thủ các quy định về môi trường không?
Khử lưu huỳnh bằng siêu âm sử dụng sóng âm cường độ cao để tăng cường phản ứng hoặc quá trình chiết tách các hợp chất lưu huỳnh khỏi nhiên liệu (như diesel và xăng). Hiệu ứng xâm thực âm làm tăng tốc độ truyền khối, cho phép các nhà máy lọc dầu sản xuất nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh siêu thấp (đáp ứng các tiêu chuẩn Euro 5/6 hoặc EPA) hiệu quả hơn. Quy trình này thường cần ít năng lượng và ít tác nhân hóa học hơn các phương pháp truyền thống, do đó là một giải pháp tuân thủ quy định có hiệu quả về chi phí.
Xử lý bằng siêu âm ảnh hưởng như thế nào đến sự kết tủa sáp và asphalten?
Siêu âm có thể ức chế sự tạo mầm và phát triển của các tinh thể sáp và asphalten, giữ chúng ở trạng thái lơ lửng trong lưu chất để ngăn tắc nghẽn đường ống. Ngoài ra, siêu âm hỗ trợ phân tán các chất ức chế hóa học, giúp chúng hoạt động hiệu quả hơn ở nồng độ thấp hơn. Đây là một công cụ quan trọng để bảo đảm dòng chảy trong khai thác dầu ở vùng nước sâu và khai thác dầu nặng.
Sử dụng siêu âm để điều chỉnh tính chất dung dịch khoan mang lại những lợi ích gì?
Xử lý bằng siêu âm tạo ra sự phân tán đồng đều của các chất rắn (như bentonit) và phụ gia trong bùn khoan. Điều này cải thiện tính chất lưu biến của dung dịch, tăng cường khả năng vận chuyển mùn khoan và giảm độ nhớt. Kết quả là hiệu quả khoan tốt hơn, ma sát thấp hơn và chi phí vận hành giảm.
Siêu âm tăng cường các phản ứng xúc tác trong nhà máy lọc dầu như thế nào?
Thông qua sự trộn vi mô mãnh liệt và dòng chảy rối, siêu âm phá vỡ lớp biên xung quanh các hạt xúc tác. Điều này cải thiện đáng kể quá trình truyền khối và làm lộ thêm các tâm hoạt tính trên bề mặt chất xúc tác, giúp tăng tốc độ phản ứng, nâng cao hiệu suất thu sản phẩm và kéo dài tuổi thọ chất xúc tác.
Có thể mở rộng quy mô hệ thống siêu âm cho hoạt động sản xuất dầu khí công nghiệp không?
Hoàn toàn có thể. Hielscher chuyên cung cấp các máy siêu âm quy mô công nghiệp (lên đến 16kW cho mỗi thiết bị và có thể dễ dàng ghép thành cụm), có thể được tích hợp vào các đường ống hiện có thông qua cấu hình buồng dòng chảy siêu âm. Điều này cho phép mở rộng quy mô liền mạch từ thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đến sản xuất công nghiệp liên tục với kết quả nhất quán, có thể tái lập.
Máy siêu âm Hielscher có thể xử lý các lưu chất có độ nhớt cao như dầu nặng hoặc bitum không?
Có. Các máy siêu âm dạng đầu dò công suất cao của Hielscher được thiết kế để xử lý các môi trường có độ nhớt cao. Chúng tạo ra lực cắt lớn cần thiết để trộn, phân tán và xử lý dầu nặng hiệu quả, ngay cả trong những điều kiện khó khăn.
Tài liệu / 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 – máy siêu âm hiệu suất cao với công suất siêu âm 16.000 oát để khử lưu huỳnh trong dầu thô