Ultrazvučna alternativa hidrodesulfurizaciji

Rafinerije nafte suočavaju se sa povećanjem ponude sumporne sirove nafte, takozvane kisele sirove nafte, dok istovremeno ekološki propisi imaju pritisak za manji sadržaj sumpora u benzinu. Istovremeno, troškovi konvencionalne hidrodesulfurizacije (HDS) rastu zbog potrebnog vodonika. Tretman ultrazvučnom kavitacijom je efikasna alternativna metoda za uklanjanje sumpora iz sirove nafte.

Ispunite standarde sumpora u ulju uz pomoć ultrazvuka

Fosilna goriva sadrže jedinjenja sumpora. Oni su rezultat razgradnje biološke materije koja sadrži sumpor tokom prirodnog stvaranja fosilnih goriva.

Vozila, kao što su automobili, zrakoplovi i brodovi ili elektrane uzrokuju emisije sumpor-dioksida (SO2) kao rezultat sagorijevanja naftnog goriva. Isti sumpor – čak i u vrlo niskim koncentracijama – uzrokuje oštećenja na katalizatorima plemenitih metala u nizvodnom katalitičkom reformingu u rafinerijama nafte. Najnoviji ekološki propisi zahtijevaju vrlo duboko odsumporavanje kako bi se zadovoljile specifikacije dizela sa ultra-niskim sumporom (ULSD).
 

Instalacija sa 192 kW sonikatora velike snage za odsumporavanje sirovih ulja

Pozadina – Hidrodesulfurizacija (HDS)

Hidrodesulfurizacija (HDS) je standardni katalitički proces za uklanjanje sumpora iz naftnih derivata. U ovom procesu, sumporne frakcije sirove nafte se miješaju sa vodonikom i katalizatorom da bi reagirali na sumporovodik. Obično se katalizator sastoji od baze glinice impregniranog kobaltom i molibdenom. Kako zalihe nafte postaju sve kiselije, potrebni su viši pritisci i alternativni katalizatori za odsumporavanje. Nepokorna aromatična jedinjenja sumpora (npr. 4,6-dimetildibenzotiofen) ne mogu se ukloniti hidrodesulfurizacijom, zbog njihove niske reaktivnosti.

Odsumporavanje uz pomoć ultrazvuka

Alternativa hidrodesulfurizaciji je ultrazvučno odsumporavanje. Izlaganje tečnosti ultrazvučnim talasima visokog intenziteta izaziva akustičnu kavitaciju. To je formiranje i naknadni nasilni kolaps malih vakuumskih (kavitacijskih) mjehurića. Lokalno, ekstremni uslovi nastaju zbog nasilnog kolapsa svakog balona:

• Temperatura: do 5000 Kelvina
• Pritisak: do 2000 atmosfera
• Liquid Jets: do 1000 km/h.

Takvi uslovi promovišu bolju hemiju površine katalizatora pojačanim mikro-miješanjem. Posebno visoke lokalne temperature mijenjaju kinetiku kemijske reakcije procesa odsumporavanja. Ovaj efekat omogućava alternativu – jeftinije – katalizatori ili alternativna hemija za odsumporavanje. Deshpande et al. (2004) istražuje oksidativni sistem sastavljen od natrijum karbonata i vodonik peroksida u dvofaznom sistemu dizela i acetonitrila. Ultrasonication je primijenjen na dvofazni sistem. Studija je postigla smanjenje sadržaja DMDBT-a za više od 90% u uzorcima dizela.

Sonikator visokih performansi za odsumporavanje sirove nafte

Hielscher je vodeći dobavljač ultrazvučnih aparata velikog kapaciteta, širom svijeta. Kako Hielscher dizajnira i proizvodi ultrazvučne procesore visokih performansi do 16 kW snage po jednom uređaju, nema ograničenja u veličini postrojenja ili kapacitetu obrade. Za obradu većih zapreminskih protoka koriste se klasteri nekoliko sistema od 16kW. Industrijska prerada goriva ne zahtijeva mnogo ultrazvučne energije. Stvarna potreba za energijom može se odrediti korištenjem stonog sonikatora kao što je UIP1000hdT. Svi rezultati iz ovakvih stonih ispitivanja mogu se u potpunosti linearno povećati, što olakšava implementaciju procesa ultrazvučnog odsumporavanja u industrijskoj proizvodnji.

Ako je potrebno, ATEX certificirani ultrasonikatori (npr. UIP1000-Exd) su dostupni za sonikaciju u opasnim okruženjima.

Troškovi ultrazvučne obrade

Ultrazvuk je efikasna tehnologija obrade. Troškovi ultrazvučne obrade uglavnom su rezultat ulaganja
za ultrazvučne uređaje, komunalne troškove i održavanje. Izuzetna energetska efikasnost (vidi grafikon) od Hielscher ultrazvučnih uređaja pomaže u smanjenju komunalnih troškova.

Književnost

Deshpande, A., Bassi, A., Prakash, A. (2004): Oksidacija 4,6-dimetildibenzotiofena uz pomoć ultrazvuka u dvofaznom sistemu dizel-acetonitril; u: Energetska goriva, 19 (1), 28 -34, 2005.

Mei H., Mei BW, Yen TF (2003): Nova metoda za dobijanje dizel goriva sa ultra niskim sadržajem sumpora putem oksidativnog odsumporavanja uz pomoć ultrazvuka; u: Gorivo, tom 82, broj 4, mart 2003, str. 405-414(10), 2003.