Hielscher ultrazvuková technologie

Ultrazvukový odsíření mořských paliv

  • Mořské pohonné hmoty jsou ovlivněny novými předpisy, které vyžadují obsah síry 0,5% m/m nebo méně.
  • Oxidační odulfurizace s ultrazvukem (UAOD) je zavedenou metodou, která zrychluje oxidační reakci a představuje ekonomický a bezpečný proces.
  • Procesy UAOD mohou být spuštěny při okolní teplotě a atmosférickém tlaku a umožňovat selektivní odstranění sloučenin síry z uhlovodíkových paliv.
  • Hielscher vysoce výkonné ultrazvukové systémy lze snadno instalovat a bezpečně provozovat na palubě nebo na pevnině.

Nízkosirné mořské pohonné hmoty

Mezinárodní námořní organizace (IMO) zavedla nová nařízení, podle nichž musí námořní plavidla po celém světě používat mořské pohonné hmoty s obsahem síry 0,5% m/m počínaje lednem 2020. Tyto nové regulace požadují hluboké změny v zpracovávání mořských paliv: pro splnění nových norem pro paliva s nízkým obsahem síry je požadován účinný proces odsíření.
Ultrazvukové Oxidační odsíření (UAOD) kapalných uhlovodíkových paliv, jako je benzin, nafta, nafta, mořské palivo atd., je vysoce účinná a životaschopná metoda pro odstranění síry z velkých objemů těžkých paliv.

Ultrazvukové Oxidační odsíření (UAOD)

Vývojový diagram 2stupňové ultrazvukové Oxidační odsíření

Oxidační odsíření

Oxidativní odsíření (ODS) je ekologicky šetrná alternativa k hydroodsíření (HDS), protože oxidované sloučeniny síry mohou být podstatně jednodušší od těžkých palivových olejů. Po oxidačním odstředivém kroku se extrahované sloučeniny síry oddělují fyzikálními metodami, například použitím nemísitelného polárního rozpouštědla a následnou gravitací, adsorpce nebo odstředivým separací. Alternativně lze použít tepelnou dekompozice k odstranění oxidované síry.
Pro Oxidační odsíření se oxidační účinek (např. vodík H2Ó2, Chloritan sodný NaClO2, oxid dusný N2O, periodát sodný NaIO4) je požadován katalyzátor (např. kyseliny), stejně jako činidlo pro převod fází. Činidlo pro přenos fází pomáhá podporovat heterogenní reakci mezi vodnými a ropnými fázemi, což je krok omezující tempo reakce ODS.

Výhody UAOD

  • vysoce účinný – až 98% odulfurizace
  • ekonomický: nízká investice, nízké provozní náklady
  • bez katalyzátoru
  • jednoduchý, lineární stupnice
  • bezpečný provoz
  • Onshore & pobřežní (palubní) instalace
  • rychlá RoI
Ultrazvuková odsíření lodních pohonných hmot

Žádost o informace





Ultraultrasonicky asistované Oxidační odsíření

Zatímco hydroodsíření (HDS) vyžaduje vyšší investiční náklady, vysokou reakční teplotu až do 400 º C a vysoký tlak až 100 bankomatů v reaktorech, je proces oxidačního odsíření (UAOD) s ultrazvukem mnohem pohodlnější, účinný a zelenější. UAOD značně zlepšuje reaktivitu při odstraňování katalytického síry a nabízí současně nižší provozní náklady, vyšší bezpečnost a ochranu životního prostředí. Průmyslové systémy ultrazvukových reaktorových reaktorů zvyšují přenosovou rychlost z důvodu vysoce účinného rozptylování a tím i zlepšení reakční kinetiky. Vzhledem k tomu, že ultrazvukové zpracování poskytuje disperze nanostupnice, je hmotnostní přenos mezi různými fázemi v heterogenní reakci drasticky zvýšen.
Výkonný ultrazvukové kavitaceUltrazvuková (akustická) kavitace zvyšuje reakční rychlost a hmotnostní přenos za extrémních podmínek, které jsou dosaženy v kavitačních horkých místech. Při implozi jeskynního bubliny, velmi vysoké teploty cca 5 000 k, velmi rychlé chlazení, tlak cca 2 000atm, a tím i extrémní teplota a rozdíly tlaku jsou dosaženy místně. Zhroucení kavitační bubliny také vede k tekutým proudům rychlosti až 280 m/s, což vytváří velmi vysoké smykové síly. Tyto mimořádné mechanické síly urychlují oxidační reakční dobu a zvyšují účinnost konverze síry během několika sekund.

Další úplné odstranění síry

Zatímco mercaptany, thioethery, sulfidy a disulfidy mohou být odstraněny konvenčním hydrogenačním odsíření (HDS), pro odstranění thiofenu, benzothiopslepic (BT), dibenzothiofenů (DBT) a 4,6-dimethyldibenzothiofenu (4,6-DMDBT) a je vyžadována složitější metoda. Ultrazvuková oxidační odsiřování je velmi účinná, pokud jde o odstranění i stěží odnímatelných sloučenin síry (např. 4,6-dimethyldibenzothiofen a jiných alkylsubstituovaných derivátů thiofenu). Ebrahimi et al. (2018) hlásí odsíření až do 98,25% pomocí Hielscherova sonoreactor optimalizován pro odstraňování síry. Kromě toho mohou být ultralátky oxidované síry odděleny pomocí základního myčka vody.

Při vícestupňové oxidační odsiřování s ultrazvukem (UAOD) bylo odstranění síry významně zvýšeno. (Shayegan et al. 2013)

Účinek vícestupňového procesu UAOD na optimální parametry

Ultrazvukový test odsíření s UP400S

Shayegan et al. 2013 kombinovaná ultrametoda (UP400S) s peroxidem vodíku jako oxidantem, FeSO jako katalyzátorem, kyselinou octovou jako ředidlo pH a methanolem jako extrakční rozpouštědlo, aby se snížilo množství síry plynového oleje.
Reakční konstanty při oxidačním odsíření mohou být výrazně zvýšeny přidáním kovových iontů jako katalyzátoru a použitím ultrazvuku. Ultrazvuková energie může snížit aktivační energii reakce. Čištění ultrazvuku porušuje mezní vrstvu mezi pevnými katalyzátory a reakčními činidly a poskytuje homogenní směs katalyzátorů a činidel – Tím se zlepšuje kinetika reakce.
Proces extrakce síry je zásadním krokem při odsíření s cílem obnovit celkový objem odsířeného plynového oleje. Použití kapalinové extrakce s použitím metanolu jako rozpouštědla je jednoduchý extrakční proces, ale pro zajištění vysoké účinnosti je nezbytné účinné míchání nemísitelných fází. Pouze v případě, že mezi jednotlivými fázemi probíhá maximální rozhraní a následně maximální hromadný přenos, dosáhne se vysoké míry extrakce. Ultrazvuková fáze a vznik akustických kavitací zajišťuje intenzivní míchání fází reaktanu a snižuje aktivační energii reakce.

Vysoce výkonné ultrazvukové jednotky pro odsíření mořských paliv

Hielscher Ultrasonics je vedoucí trhu s vysoce mocnými ultrazvukové systémy pro náročné aplikace, jako například UAOD v průmyslovém měřítku. Vysoké amplitudy až do 200 μm, 24/7 provoz pod plným zatížením a těžká služba, robustnost a uživatelsky přívětivost jsou klíčovými znaky ultraultrasoniátorů Hielscheru. Ultrazvukové systémy různých tříd výkonu a různá příslušenství, jako jsou sonotrody a geometriy průtokoměře, umožňují nejvhodnější adaptování ultrazvukového systému na vaše specifické palivo, zpracovatelské kapacity a životní prostředí.
Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators:

Hromadná dávka průtok Doporučené Devices
10 až 2000ml 20 až 400 ml / min UP400St
00,1 až 20L 00,2 až 4 litry / min UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10 l / min UIP4000hdT
na 10 až 100L / min UIP16000
na větší hrozen UIP16000

Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!

Požádejte o další informace

Použijte formulář níže, pokud chcete požádat o další informace o ultrazvukové homogenizace. Budeme rádi Vám nabídnout ultrazvukový systém plnění vašich požadavků.









Uvědomte si prosím naši Zásady ochrany osobních údajů,


Hielscher Ultraakustik vyrábí vysoce výkonné ultrasonicátory pro sonochemické aplikace.

Vysoce energetické ultrazvukové procesory od laboratoře k pilotnímu a průmyslovému měřítku.

Literatura / Reference

  • Ebrahimi, S.L.; Khosravi-Nichou, M.R.; Hashemabadi, S.H. (2018): optimalizace sonoreactor pro ultrazvukovou odsíření tekutého uhlovodíku. Ropná věda a technologický Vol. 36, vydání 13, 2018.
  • Prajapati, A.K.; Singh, S.K.; Gupta, S.P.; Mishra, A. (2018): odsíření surové ropy ultrazvukem integrovaná oxidační technologie. IJSRD – Mezinárodní deník pro vědecký výzkum & Vývoj obj. 6, vydání 02, 2018.
  • Shayegan, Z.; Razzaghi, M.; Niaei, A.; Salari, D.; Tabar, M.T.S.; Akbari, A.N. (2013): odstraňování síry z plynového oleje pomocí ultrazvukového katalytického oxidačního procesu a zkoumání jeho optimálních podmínek. Korejec J. chem. eng., 30 (9), 2013. 1751-1759.
  • Štimac, A.; Ivančević, B.; Jambrošić, K. (2001): charakteristika ultrazvukových Homogenizérů pro loďařský průmysl.


Výsledky výzkumu v případě ultrazvukové Oxidační odsíření (UAOD)

Prajapati et al. (2018): Odsíření ropy pomocí ultrazvukového integrovaného oxidační technologie. IJSRD – Mezinárodní deník pro vědecký výzkum & Vývoj obj. 6, vydání 02, 2018.
Prajaponati et al. (2018) popište výhody ultrazvukového reaktoru Hielscher pro ultrazvukovou oxidační odulfurizaci (UAOD). UAOD se stala životaschopnou alternativní technologií pro tradiční hydroléčbu, která je narušena významnými investičními a provozními náklady v důsledku vysokotlakých, vysokoteplotních hydroodsířujících zařízení, kotlů, vodíkových zařízení a jednotky pro obnovu síry. V ultrazvukové lázni jsou povoleny oxidativní odulfurizační postupy, které provádějí proces hluboké odstraňování síry za mnohem mírnějších podmínek, rychlejší, bezpečnější a mnohem ekonomicky úspornější.
U dieselového oleje a ropných produktů obsahujících modelové sloučeniny síry (benzothiofen, dibenzothiofen a dimethyldibenzothiofen) byl použit proces oxidačního odulfurizace (UAOD) s ultrazvukem. Vliv oxidační hodnoty, objemu rozpouštědla pro extrakční krok, čas a teplotu ultrazvukového ošetření (UIP1000hdT, 20 kHz, 750 W, pracující na 40%) byla prošetřena. Za použití optimalizovaných podmínek pro UAOD bylo dosaženo odstranění síry až do 99% pro modelové sloučeniny v surovinách ropného produktu za použití molární části pro H2Ó2: kyselina octová: síra 64:300:1, po 9 minutách ultrazvukového ošetření při 90 °c, následovaná extrakcí methanolem (optimalizovaný poměr rozpouštědla a oleje 0,36). Při použití stejné hodnoty činidla a 9 minut ultrazvuku bylo odstranění síry vyšší než 75% u vzorků naftového oleje.
Důležitost vysokých ultrazvukových Amplitudů
Ultrazvuková intenzifikace oxidačního odsíření surového oleje v komerčním měřítku vyžaduje použití průmyslově-ultrazvukového procesoru, který dokáže udržovat vysoké amplitudy vibrací kolem 80 – 100 mikronůs. amplitudy se přímo týkají intenzity ultrazvukových smyk s dutými jeskyním a musí být udržovány na dostatečně vysoké úrovni, aby bylo míchání účinné.
Pokusy, které provedla Prajapati et al. ukazují, že ultrazvuku zlepšuje odulfurizační reakci. Účinnost odulfurizace byla asi 93,2% Při použití vysokého výkonu ultrazvuku.


Šajegan et al. (2013): Odstraňování síry z plynového oleje pomocí ultrazvukového katalytického oxidačního procesu a studium jeho optimálních podmínek. Korejský deník chemického inženýrství 30 (9), září 2013. 1751-1759.
Pro snížení dusíkatých sloučenin plynového oleje obsahujícího různé druhy obsahu síry byl použit proces oxidačního odulfurizace s ultrazvukem (UAOD). Environmentální nařízení vyžaduje velmi hluboké odulfurizaci, aby se odstranily sloučeniny síry. UAOD je slibná technologie s nižšími provozními náklady a vyšší bezpečností a ochranou životního prostředí. Poprvé byl typický agent fázového přenosu (tetraoctyl-amonium-bromid) nahrazen isobutanolem, protože použití isobutanolu je mnohem úspornější než TOAB a neuvaluje žádnou kontaminaci. Reakce byla provedena v optimálním bodě s různými teplotami, v jednostupňových, dvoustupňových a třístupňových postupech, které zkoumáním vlivu postupného nárůstu H2Ó2 a použití TOAB místo isobutanolu. Celková koncentrace síry v olejové fázi byla analyzována metodou ASTM-D3120. Největší odstranění přibližně 90% u plynového oleje obsahujícího 9 500 mg/kg síry bylo dosaženo ve třech krocích po 17 minutách procesu při 62 ± 2 °C při 180,3 mmol H2Ó2 byla použita a extrakce provedena methanolem.


Akbari et al. (2014): Zkoumání procesních proměnných a zesilovacích účinků ultrazvukového působení aplikovaného na oxidační odulfurizaci modelové nafty nad MoO3/Al2Ó3 Katalyzátor. Ultraonics Sonochemie 21 (2), březen 2014. 692 – 705.
Nový heterogenní sonokatalytický systém sestávající z MoO3/Al2Ó3 katalyzátory a H2Ó2 v kombinaci s ultrasystémem byla studována za účelem zlepšení a urychlení oxidace modelových sloučenin síry v motorové naftě, což vedlo k významnému zlepšení účinnosti procesu. Vliv ultrazvukového působení na vlastnosti, aktivitu a stabilitu katalyzátoru byl podrobně zkoumán metodami GC-FID, PSD, SEM a BET. Více než 98% konverze DBT v modelovém DIESEL s obsahem 1000 μg/g byla získána novou odsíření ultrazvukem v H2Ó2/sirární poměr 3, teplota 318 K a katalyzátoru o hodnotě 30 g/L po 30 minutách reakce, v rozporu s 55% přeměnou získanou během tichého procesu. Toto zlepšení bylo významně ovlivněno parametry provozu a vlastnostmi katalyzátoru. Účinky hlavních procesních proměnných byly zkoumány pomocí metodiky povrchové reakce v tichém procesu ve srovnání s ultrazvuku. Ultrazvuk byl dobrým rozptylem katalyzátoru a oxidantem zlomením vodíkových vazeb a deaglomerací v olejové fázi. Depozice nečistot na povrchu katalyzátoru způsobila rychlou deaktivaci v tichém experimentu, která vyústila v pouhých 5% oxidace DBT po 6 cyklech tiché reakce recyklovaných katalyzátorů. Nad 95% DBT se oxiduje po 6 ultrazvukových cyklech, což ukazuje velké zlepšení stability čištěním povrchu během ultrazvukové zkoušky. Značná redukce velikosti částic byla také pozorována po 3H sonikaci, která by mohla poskytnout větší rozptyl katalyzátoru v modelovém palivu.


Afzalinia et al. (2016): Proces oxidační dekultivace tekutého paliva pomocí kyseliny fosforečné s použitím ultrazvukového roztoku, zapouzdřeného v interpenetračním a funkalizovaném formátu MOF (II) založeného na zn jako katalyzátor. Ultraakustika Sonochemie 2016
V této práci ultrazvukově Asistovaná oxidační odulfurizace (UAOD) kapalných paliv, která byla provedena s novou heterogenní vysoce disperzní kyselinou fosforečnou typu Keggin (H3Pw12Ó40, PTA), který byl zapouzdřen do aminofunkcionalizovaného MOF (TMU-17-NH2). Připravený kompozit vykazuje vysokou katalytickou aktivitu a znovupoužitelnost při oxidačním odsíření modelového paliva. Oxidační odulfurizace s ultrazvukem (UAOD) je nový způsob, jak provést oxidační reakci síry-obsahují sloučeniny rychle, ekonomicky, ekologicky šetrně a bezpečně za mírných podmínek. Ultrazvukové vlny mohou být použity jako účinný nástroj ke snížení doby reakce a ke zlepšení výkonu oxidačního odsíření. PTA @ TMU-17-NH2 by mohla být kompletně provedena odulfurizace modelového oleje o 20 mg katalyzátoru, O/S molární poměr 1:1 v přítomnosti MeCN jako extrakčního rozpouštědla. Získané výsledky naznačovat, že konverze DBT na DBTO2 dosahuje 98% po 15 minutách při okolní teplotě. V této práci jsme připravili TMU-17-NH2 a PTA/TMU-17-NH2 kompozitní ultrazvukem pro první a pracující v procesu UAOD. Připravený katalyzátor vykazuje výbornou znovupoužitelnost bez vyplavování PTA a ztráty aktivity.