تواجه مصافي النفط زيادة في المعروض من النفط الخام الكبريتي ، ما يسمى بالخام الحامض ، بينما تضغط اللوائح البيئية في الوقت نفسه على انخفاض محتوى الكبريت في البنزين. في الوقت نفسه ، ترتفع تكاليف إزالة الكبريت الهيدروجيني التقليدية (HDS) بسبب الهيدروجين اللازم. علاج التجويف بالموجات فوق الصوتية هو وسيلة بديلة فعالة لإزالة الكبريت من النفط الخام.

تلبية معايير الكبريت في النفط مع Sonication

يحتوي الوقود الأحفوري على مركبات الكبريت. هذه ناتجة عن تدهور المواد البيولوجية التي تحتوي على الكبريت أثناء التكوين الطبيعي للوقود الأحفوري.

المركبات ، مثل السيارات والطائرات والسفن البحرية أو محطات الطاقة تسبب انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت (SO2) نتيجة لاحتراق الوقود البترولي. نفس الكبريت – حتى في تركيزات منخفضة جدا – يسبب أضرارا لمحفزات المعادن النبيلة في الإصلاح الحفاز في مصافي البترول. تتطلب أحدث اللوائح البيئية إزالة الكبريت بعمق شديد لتلبية مواصفات الديزل منخفض الكبريت (ULSD).
 

تركيب مع 192 كيلو واط من صوتونات عالية الطاقة لإزالة الكبريت من الزيوت الخام

خلفية – نزع الكبريت بالهيدروجين (HDS)

نزع الكبريت بالهيدروجين (HDS) هي العملية التحفيزية القياسية لإزالة الكبريت من المنتجات البترولية. في هذه العملية، تختلط الأجزاء الكبريتية من النفط الخام بالهيدروجين وعامل حفاز للتفاعل مع كبريتيد الهيدروجين. عادة ، يتكون المحفز من قاعدة الألومينا مشربة بالكوبالت والموليبدينوم. مع ازدياد تعكر إمدادات النفط ، يلزم وجود ضغوط أعلى ومحفزات بديلة لإزالة الكبريت. لا يمكن إزالة مركبات الكبريت العطرية المتمردة (مثل 4،6-ثنائي ميثيل ثنائي بنزوثيوفين) باستخدام إزالة الكبريت بالهيدروجين ، بسبب تفاعلها المنخفض.

إزالة الكبريت بمساعدة بالموجات فوق الصوتية

بديل لإزالة الكبريت بالهيدروجين هو إزالة الكبريت بمساعدة الموجات فوق الصوتية. التعرض للسوائل للموجات فوق الصوتية ذات الكثافة العالية يسبب التجويف السمعي. هذا هو التكوين والانهيار العنيف اللاحق لفقاعات الفراغ الصغيرة (التجويف). محليا ، تنشأ الظروف القاسية من الانهيار العنيف لكل فقاعة:

• درجة الحرارة: يصل إلى 5000 كلفن
• الضغط: ما يصل إلى 2000 أجواء
• السائل جيتس: ما يصل إلى 1000km / ساعة.

مثل هذه الظروف تعزز كيمياء سطحية أفضل للمحفزات عن طريق الخلط الدقيق المحسن. على وجه الخصوص ، تغير درجات الحرارة المحلية المرتفعة حركية التفاعل الكيميائي لعملية إزالة الكبريت. هذا التأثير يسمح للبديل – أقل غلاء – المحفزات أو كيمياء إزالة الكبريت البديلة التي سيتم استخدامها. Deshpande et al. (2004) يبحث في نظام مؤكسد يتكون من كربونات الصوديوم وبيروكسيد الهيدروجين في نظام ثنائي الطور من الديزل والأسيتونيتريل. تم تطبيق الموجات فوق الصوتية على نظام ثنائي الطور. حققت الدراسة انخفاضا في محتوى DMDBT بأكثر من 90٪ في عينات الديزل.

سونيكاتور عالي الأداء لإزالة الكبريت من النفط الخام

Hielscher هي المورد الرئيسي للصوتيات عالية السعة ، في جميع أنحاء العالم. كما Hielscher تصميم وتصنيع معالجات الموجات فوق الصوتية عالية الأداء تصل إلى 16kW الطاقة لكل جهاز واحد، لا يوجد حد في حجم المصنع أو قدرة المعالجة. يتم استخدام مجموعات من العديد من أنظمة 16kW لمعالجة تدفقات الحجم الأكبر. معالجة الوقود الصناعي لا تحتاج إلى الكثير من الطاقة فوق الصوتية. يمكن تحديد متطلبات الطاقة الفعلية باستخدام صوتنة منضدة مثل UIP1000hdT. يمكن توسيع نطاق جميع النتائج من هذه التجارب على مقاعد البدلاء بشكل خطي تماما ، مما يسهل تنفيذ عملية إزالة الكبريت بالموجات فوق الصوتية على نطاق الإنتاج الصناعي.

إذا لزم الأمر ، تتوفر الموجات فوق الصوتية المعتمدة من ATEX (مثل UIP1000-Exd) للصوتنة في البيئات الخطرة.

تكاليف Ultrasonication

Ultrasonication هو عبارة عن تقنية معالجة فعالة. تكاليف تجهيز بالموجات فوق الصوتية تنتج أساسا من الاستثمار
لأجهزة الموجات فوق الصوتية وتكاليف المرافق والصيانة. كفاءة الطاقة الفائقة (انظر خريطة) من أجهزة الموجات فوق الصوتية HIELSCHER يساعد على خفض تكاليف المرافق.

الأدب

ديشباندي، A.، باسي، A.، براكاش، A. (2004): الموجات فوق الصوتية بمساعدة، قاعدة المحفز أكسدة 4،6-Dimethyldibenzothiophene في ديزل الأسيتونيتريل نظام ثنائي الطور. في: وقود الطاقة، 19 (1)، 28 -34، 2005.

مى H.، مي B.W. والين T.F. (2003): طريقة جديدة للحصول على منخفضة للغاية وقود الديزل الكبريت عن طريق الموجات فوق الصوتية بمساعدة الأكسدة الكبريت. في: وقود، المجلد 82، العدد 4، مارس 2003، ص 405-414 (10)، 2003.