Ултразвукова алтернатива на хидродесулфуризацията

Петролните рафинерии са изправени пред увеличаване на предлагането на серен суров петрол, така наречения кисел суров петрол, като в същото време екологичните разпоредби оказват натиск за по-ниско съдържание на сяра в бензина. Едновременно с това разходите за конвенционална хидродесулфуризация (HDS) се увеличават поради необходимия водород. Ултразвуковото кавитационно лечение е ефективен алтернативен метод за отстраняване на сяра от суров петрол.

Отговаряйте на стандартите за сяра в масло със звук

Изкопаемите горива съдържат серни съединения. Те са резултат от разграждането на биологичната материя, съдържаща сяра, по време на естественото образуване на изкопаеми горива.

Превозни средства, като автомобили, самолети и морски плавателни съдове или електроцентрали, причиняват емисии на серен диоксид (SO2) в резултат на изгарянето на петролно гориво. Същата сяра – дори в много ниски концентрации – причинява щети на катализаторите от благородни метали при каталитичния риформинг надолу по веригата в петролните рафинерии. Най-новите екологични разпоредби изискват много дълбока десулфуризация, за да отговарят на спецификациите за дизелово гориво със свръхниско съдържание на сяра (ULSD).
 

Инсталация със 192 kW високомощни ултразвукови апарати за десулфуризиране на сурови нефтове

Фон – Хидродесулфуризация (HDS)

Хидродесулфуризация (HDS) е стандартният каталитичен процес за отстраняване на сяра от петролни продукти. В този процес сярните фракции на суровия нефт се смесват с водород и катализатор, за да реагират на сероводород. Обикновено катализаторът се състои от алуминиева основа, импрегнирана с кобалт и молибден. Тъй като доставките на петрол стават все по-кисели, за десулфуризацията са необходими по-високи налягания и алтернативни катализатори. Непокорните ароматни серни съединения (напр. 4,6-диметилдибензотиофен) не могат да бъдат отстранени чрез хидродесулфуризация поради ниската им реактивност.

Ултразвуково подпомагана десулфуризация

Алтернатива на хидродесулфуризацията е ултразвуково подпомаганата десулфуризация. Излагането на течности на ултразвукови вълни с висока интензивност причинява акустична кавитация. Това е образуването и последващото насилствено срутване на малки вакуумни (кавитационни) мехурчета. На местно ниво екстремните условия възникват от насилственото срутване на всеки балон:

• Температура: до 5000 Келвина
• Налягане: до 2000 атмосфери
• Течни струи: до 1000 км/ч.

Такива условия насърчават по-добра повърхностна химия на катализаторите чрез засилено микросмесване. По-специално, високите локални температури променят кинетиката на химическата реакция на процеса на десулфуризация. Този ефект дава възможност за алтернатива – по-евтино – катализатори или алтернативна химия за десулфуризация, която да се използва. Deshpande et al. (2004) изследва окислителна система, съставена от натриев карбонат и водороден прекис в двуфазна система от дизел и ацетонитрил. Ултразвукът е приложен към двуфазната система. Проучването постигна намаляване на съдържанието на DMDBT с повече от 90% в пробите от дизелово гориво.

Високоефективен соникатор за десулфуризация на суров петрол

Hielscher е водещ доставчик на ултразвукови уреди с голям капацитет в световен мащаб. Тъй като Hielscher проектира и произвежда високопроизводителни ултразвукови процесори с мощност до 16 kW на едно устройство, няма ограничение в размера на завода или капацитета на обработка. Клъстери от няколко 16kW системи се използват за обработка на по-големи обемни потоци. Промишлената преработка на гориво не се нуждае от много ултразвукова енергия. Действителната консумация на енергия може да се определи с помощта на настолен ултразвук като UIP1000hdT. Всички резултати от такива настолни изпитвания могат да бъдат мащабирани напълно линейно, което улеснява прилагането на процеса на ултразвукова десулфуризация в промишлен производствен мащаб.

Ако е необходимо, се предлагат сертифицирани от ATEX ултразвукови апарати (напр. UIP1000-Exd) за ултразвук в опасни среди.

Разходи за ултразвук

Ултразвукът е ефективна технология за обработка. Разходите за ултразвукова обработка са резултат главно от инвестицията
за ултразвукови устройства, разходи за комунални услуги и поддръжка. Изключителната енергийна ефективност (вж. диаграма) на ултразвуковите устройства на Hielscher спомага за намаляване на разходите за комунални услуги.

Литература

Дешпанде, А., Баси, А., Пракаш, А. (2004): Подпомогнато от ултразвук, катализирано с основа окисление на 4,6-диметилдибензотиофен в двуфазна дизел-ацетонитрилна система; в: Енергийни горива, 19 (1), 28 -34, 2005.

Мей Х., Мей Б.У., Йен Т.Ф. (2003): Нов метод за получаване на дизелово гориво със свръхниско съдържание на сяра чрез ултразвуково подпомагана окислителна десулфуризация; в: Гориво, том 82, номер 4, март 2003 г., стр. 405-414(10), 2003 г.