Ultralydsalternativ til hydrodesvovling

Olieraffinaderier står over for stigende forsyninger af svovlholdig råolie, såkaldt sur råolie, samtidig med at miljølovgivningen presser på for lavere svovlindhold i benzin. Samtidig stiger omkostningerne ved konventionel hydroafsvovling (HDS) på grund af den nødvendige brint. Ultralydkavitationsbehandling er en effektiv alternativ metode til at fjerne svovl fra råolie.

Mød svovlstandarder i olie med sonikering

Fossile brændstoffer indeholder svovlforbindelser. Disse skyldes nedbrydning af biologisk stof, der indeholder svovl under den naturlige dannelse af fossile brændstoffer.

Køretøjer, såsom biler, fly og marinefartøjer eller kraftværker, forårsager svovldioxid (SO2) emissioner som følge af forbrændingen af oliebrændstof. Det samme svovl – selv i meget lave koncentrationer – forårsager skader på ædelmetalkatalysatorer i den nedstrøms katalytiske reformering i olieraffinaderier. De seneste miljøbestemmelser kræver en meget dyb afsvovling for at opfylde specifikationerne for diesel med ultralavt svovlindhold (ULSD).
 

Installation med 192 kW højeffekts sonikere til afsvovling af råolier

Baggrund – Hydroafsvovling (HDS)

Hydroafsvovling (HDS) er den katalytiske standardproces til fjernelse af svovl fra olieprodukter. I denne proces blandes de svovlholdige fraktioner af råolien med brint og en katalysator til at reagere på svovlbrinte. Katalysatoren består typisk af en aluminiumoxidbase imprægneret med kobolt og molybdæn. Efterhånden som olieforsyningerne bliver surere, kræves der højere tryk og alternative katalysatorer til afsvovlingen. Genstridige aromatiske svovlforbindelser (f.eks. 4,6-dimethyldibenzothiophen) kan ikke fjernes ved hjælp af hydroafsvovling på grund af deres lave reaktivitet.

ultralydassisteret afsvovling

Et alternativ til hydroafsvovling er ultralydassisteret afsvovling. Eksponering af væsker for ultralydsbølger af høj intensitet forårsager akustisk kavitation. Dette er dannelsen og det efterfølgende voldsomme sammenbrud af små vakuumbobler (kavitation). Lokalt opstår ekstreme forhold som følge af det voldsomme kollaps af hver boble:

• Temperatur: op til 5000 Kelvin
• Tryk: op til 2000 atmosfærer
• Flydende jetfly: op til 1000 km/t.

Sådanne forhold fremmer en bedre overfladekemi af katalysatorer ved forbedret mikroblanding. Især de høje lokale temperaturer ændrer den kemiske reaktionskinetik i afsvovlingsprocessen. Denne effekt giver mulighed for alternative – Billigere – katalysatorer eller alternativ afsvovlingskemi, der skal anvendes. Deshpande et al. (2004) undersøger et oxidativt system sammensat af natriumcarbonat og hydrogenperoxid i et bifasisk system af diesel og acetonitril. Ultralydbehandling blev anvendt på det bifasiske system. Undersøgelsen opnåede en reduktion af DMDBT-indholdet med mere end 90 % i dieselprøverne.

Højtydende soniker til afsvovling af råolie

Hielscher er den førende leverandør af ultralydapparater med høj kapacitet på verdensplan. Da Hielscher designer og fremstiller højtydende ultralydsprocessorer på op til 16 kW effekt pr. Enkelt enhed, er der ingen grænse for anlægsstørrelse eller behandlingskapacitet. Klynger af flere 16 kW-systemer bruges til behandling af større volumenstrømme. Industriel brændstofbehandling har ikke brug for meget ultralydsenergi. Det faktiske energibehov kan bestemmes ved hjælp af en stationær soniker såsom UIP1000hdT. Alle resultater fra sådanne bench-top-forsøg kan skaleres helt lineært op, hvilket letter implementeringen af ultralydsafsvovlingsprocessen i industriel produktionsskala.

Hvis det kræves, er ATEX-certificerede ultralydsapparater (f.eks. UIP1000-Exd) tilgængelige til sonikering i farlige miljøer.

Omkostninger ved ultralydbehandling

Ultralydbehandling er en effektiv behandlingsteknologi. Ultralydsbehandlingsomkostninger skyldes hovedsageligt investeringen
til ultralydsenheder, forsyningsomkostninger og vedligeholdelse. Den fremragende energieffektivitet (se søkort) af Hielscher ultralydsenheder hjælper med at reducere forsyningsomkostningerne.

Litteratur

Deshpande, A., Bassi, A., Prakash, A. (2004): Ultralydsassisteret, basekatalyseret oxidation af 4,6-dimethyldibenzothiophen i et bifasisk diesel-acetonitrilsystem; i: Energibrændstoffer, 19 (1), 28-34, 2005.

Mei H., Mei B.W., Yen T.F. (2003): En ny metode til opnåelse af dieselbrændstof med ultralavt svovlindhold via ultralydassisteret oxidativ afsvovling; i: Fuel, bind 82, nummer 4, marts 2003, s. 405-414(10), 2003.