Ropné rafinerie čelí rostoucím dodávkám sirné ropy, tzv. kyselé ropy, a zároveň tlaku ekologických předpisů na nižší obsah síry v benzínu. Současně rostou náklady na konvenční hydrogenaci (HDS) kvůli potřebnému vodíku. Ultrazvuková kavitační léčba je účinnou alternativní metodou k odstranění síry ze surové ropy.

Splňte normy síry v oleji s sonikací

Fosilní paliva obsahují sloučeniny síry. Ty jsou důsledkem degradace biologické hmoty obsahující síru během přirozené tvorby fosilních paliv.

Vozidla, jako jsou automobily, letadla a námořní plavidla nebo elektrárny, způsobují emise oxidu siřičitého (SO2) v důsledku spalování ropného paliva. Stejná síra – i ve velmi nízkých koncentracích – způsobuje poškození katalyzátorů z ušlechtilých kovů při následném katalytickém reformování v ropných rafinériích. Nejnovější ekologické předpisy vyžadují velmi hluboké odsíření, aby byly splněny specifikace nafty s ultranízkým obsahem síry (ULSD).
 

Instalace s 192 kW vysoce výkonných sonikátorů pro odsíření surových olejů

Pozadí – Hydrodesulfurizace (HDS)

Hydrodesulfurizace (HDS) je standardní katalytický proces pro odstraňování síry z ropných produktů. V tomto procesu se sirné frakce surové ropy smísí s vodíkem a katalyzátorem, aby reagovaly na sirovodík. Katalyzátor se obvykle skládá z báze oxidu hlinitého impregnovaného kobaltem a molybdenem. Vzhledem k tomu, že zásoby oleje jsou kyselejší, jsou pro odsíření zapotřebí vyšší tlaky a alternativní katalyzátory. Vzpurné aromatické sloučeniny síry (např. 4,6-dimethyldibenzothiofen) nelze odstranit hydroodsířením vzhledem k jejich nízké reaktivitě.

ultrazvukem asistované odsiřovací

Alternativou k hydroodsíření je ultrazvukem asistované odsíření. Vystavení kapalin ultrazvukovým vlnám s vysokou intenzitou způsobuje akustickou kavitaci. Jedná se o tvorbu a následný násilný kolaps malých vakuových (kavitačních) bublin. Lokálně vznikají extrémní podmínky z násilného zhroucení každé bubliny:

• Teplota až 5000 stupňů Kelvina
• Tlak: až 2000 atmosfér
• Proudů kapaliny: až do 1000 km / h.

Takové podmínky podporují lepší chemické složení povrchu katalyzátorů díky vylepšenému mikro-míchání. Zejména vysoké místní teploty mění kinetiku chemické reakce procesu odsíření. Tento efekt umožňuje alternativní – levnější – katalyzátory nebo alternativní chemické odsíření, které mají být použity. Deshpande a kol. (2004) zkoumá oxidační systém složený z uhličitanu sodného a peroxidu vodíku v dvoufázovém systému nafty a acetonitrilu. Ultrazvuku byla aplikována na dvoufázový systém. Studie dosáhla snížení obsahu DMDBT o více než 90% ve vzorcích motorové nafty.

Vysoce výkonný sonikátor pro odsíření ropy

Hielscher je předním dodavatelem vysokokapacitních sonicators po celém světě. Vzhledem k tomu, že Hielscher navrhuje a vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové procesory s výkonem až 16kW na jedno zařízení, neexistuje žádný limit ve velikosti zařízení nebo zpracovatelské kapacitě. Klastry několika 16kW systémů jsou využívány pro zpracování větších objemových průtoků. Průmyslové zpracování paliva nepotřebuje mnoho ultrazvukové energie. Skutečný požadavek na energii lze určit pomocí bench-top sonicator, jako je UIP1000hdT. Všechny výsledky z těchto zkušebních zkoušek mohou být zvětšeny zcela lineárně, což usnadňuje implementaci ultrazvukového procesu odsíření v průmyslovém výrobním měřítku.

V případě potřeby jsou k dispozici ultrasonicators certifikované ATEX (např. UIP1000-Exd) pro sonikaci v nebezpečných prostředích.

Náklady na ultrazvuku

Ultrazvuku je efektivní technologie zpracování. Náklady na zpracování ultrazvukových vznikají převážně z investic
pro ultrazvukové přístroje, náklady na služby a údržbu. Vynikající energetická účinnost (viz schéma) Z Hielscher ultrazvukových přístrojů pomáhá snižovat náklady za energie.

Literatura

Deshpande, A., Bassi, A., Petr, A. (2004): Ultrazvuk-Assisted, bazicky katalyzovanou Oxidace 4,6-Dimethyldibenzothiophene ve dvoufázovém Diesel-acetonitrilu System; in: energetická paliva, 19 (1), 28 -34, 2005.

Mei H., Mei B. W., Yen T. F. (2003): Nová metoda pro získání ultra nízkým obsahem síry nafty ultrazvukem asistované oxidační odsíření; in: Fuel, Volume 82, Number 4, březen 2003, pp 405-414 (10)., 2003.