Υπερηχητικά Υποβοηθούμενη οξειδωτική αποθείωση (UAODS)

ενώσεις που περιέχουν θείο στο αργό πετρέλαιο, πετρέλαιο, ντίζελ και άλλων καυσίμων ελαίων περιλαμβάνουν σουλφίδια, θειόλες, θειοφαίνια, υποκατεστημένο βενζο- και διβενζοθειοφαίνια (BTS και dbts), Benzonaphthothiophene (BNT), και πολλά άλλα πολύπλοκα μόρια, στα οποία οι συνοπτικές θειοφαίνια είναι οι πιο κοινές μορφές. Hielscher υπερήχων αντιδραστήρες επικουρεί την οξειδωτική βαθιά αποθείωσης διαδικασία που απαιτείται για την κάλυψη της σημερινής αυστηρούς περιβαλλοντικούς κανονισμούς και εξαιρετικά χαμηλής περιεκτικότητας σε θείο (ULSD, 10 ppm θείου) προδιαγραφές.

Η οξειδωτική αποθείωση (ODS)

Η οξειδωτική αποθείωση με υπεροξείδιο του υδρογόνου και εν συνεχεία εκχύλιση με διαλύτη είναι μία δύο σταδίων τεχνολογία Deep αποθείωσης για να μειώσει το ποσό των ενώσεων organosulfur σε καύσιμα έλαια. Οι Hielscher υπερήχων αντιδραστήρες που χρησιμοποιούνται και στα δύο στάδια για τη βελτίωση της κινητικής της αντίδρασης μεταφοράς φάσης και διαλύοντας τα ποσοστά στα συστήματα φάση υγρού-υγρού.

Διάγραμμα ροής για υπερήχους Υποβοηθούμενη οξειδωτική αποθείωση – 2 Στάδια

Κατά το πρώτο στάδιο της ultrasonically επικουρείται η οξειδωτική αποθείωση, το υπεροξείδιο του υδρογόνου χρησιμοποιείται ως οξειδωτικό για την οξείδωση επιλεκτικά τα μόρια που περιέχουν θείο τα οποία είναι παρόντα σε έλαια καυσίμων για αντίστοιχα σουλφοξείδια ή σουλφόνες τους υπό ήπιες συνθήκες για να αυξηθεί η διαλυτότητά τους σε πολικούς διαλύτες με αύξηση στην πολικότητα τους. Σε αυτό το στάδιο, η αδιαλυτότητα του πολικού υδατικής φάσης και του μη πολικού οργανική φάση είναι ένα σημαντικό πρόβλημα στη διαδικασία της οξειδωτικής αποθείωσης καθώς και οι δύο φάσεις αντιδρούν μεταξύ τους μόνο στο μεσόφαση. Χωρίς υπέρηχοι, αυτό οδηγεί σε ένα χαμηλό ρυθμό αντίδρασης και μια αργή μετατροπή της organosulfur σε αυτό το σύστημα δύο-φάσεων.

Υπερήχων Γαλακτωματοποίηση

Η φάση ελαίου και η υδατική φάση είναι αναμιγνύεται αντλούνται μέσα σε ένα στατικό ανάμικτη για να παραχθεί ένα βασικό γαλάκτωμα ενός σταθερού ογκομετρική αναλογία που στη συνέχεια τροφοδοτείται στον αντιδραστήρα υπερήχων ανάμειξη. Εκεί, υπερήχων σπηλαίωση παράγει υψηλής υδραυλικής διάτμησης και σπάει την υδατική φάση σε υπο-micron και nanosize σταγονίδια. Καθώς η ειδική επιφάνεια του ορίου φάσης είναι επιρροή για τη χημική ταχύτητα της αντίδρασης Αυτή η σημαντική μείωση της διαμέτρου των σταγονιδίων βελτιώνει την κινητική της αντίδρασης και μειώνει ή εξαλείφει την ανάγκη για παράγοντες μεταφοράς φάσης. Χρησιμοποιώντας υπερήχους, το ποσοστό όγκου του υπεροξειδίου μπορεί να μειωθεί, διότι λεπτότερα γαλακτώματα χρειάζονται λιγότερο όγκο για να παρέχει την ίδια επιφάνεια επαφής με την ελαιώδη φάση.

Υπερήχους Υποβοηθούμενη οξείδωση

Υπερήχων σπηλαίωσης παράγει έντονη τοπική θέρμανση (~ 5000K), υψηλές πιέσεις (~ 1000atm), τεράστια θέρμανσης και ψύξης ποσοστά (>10⁹ Κ / δευτερόλεπτο) και ρεύματα υγρού ρεύματος (~ 1000 km / h). Αυτό το εξαιρετικά δραστικό περιβάλλον οξειδώνει τα θειοφαίνια στην ελαιώδη φάση ταχύτερα και πιο ολοκληρωτικά σε μεγαλύτερο πολικό σουλφοξείδιο και σουλφόνες. Ο καταλύτης μπορεί περαιτέρω να υποστηρίξει τη διαδικασία οξείδωσης αλλά δεν είναι απαραίτητη. Οι καταλύτες αμφίφιλων γαλακτωμάτων ή οι καταλύτες μεταφοράς φάσης (PTC), όπως τα άλατα τεταρτοταγούς αμμωνίου με τη μοναδική τους ικανότητα να διαλύονται σε υδατικά και οργανικά υγρά, έχει αποδειχθεί ότι ενσωματώνουν με το οξειδωτικό και μεταφέρουν το από τη φάση της διεπαφής στη φάση αντίδρασης, ενισχύοντας τον ρυθμό αντίδρασης. Το αντιδραστήριο του Fenton μπορεί να προστεθεί για να ενισχύσει την οξειδωτική αποδοτικότητα αποθείωσης για τα καύσιμα ντίζελ και δείχνει ένα καλό συνεργικό αποτέλεσμα με την επεξεργασία με sono-oxidation.

Ενισχυμένη Μαζικής Μεταφοράς

Όταν οι ενώσεις οργανοθειούχες αντιδράσει σε ένα όριο φάσης, οι σουλφοξείδια και οι σουλφόνες συσσωρεύονται στην υδατική επιφάνεια του σταγονιδίου και μπλοκάρουν άλλες ενώσεις του θείου από αλληλεπιδρούν σε υδατική φάση. Η υδραυλική διατμητική προκαλείται από cavitational ρεύματα πίδακα και ακουστική αποτέλεσμα συνεχούς ροής σε τυρβώδη ροή και το υλικό μεταφοράς από και προς το σταγονίδιο επιφάνειες και οδηγεί στην επαναλαμβανόμενη σύμφυση και στην συνέχεια σχηματισμό νέων σταγονιδίων. Καθώς η οξείδωση εξελίσσεται την πάροδο του χρόνου, υπερήχηση μεγιστοποιεί την έκθεση και την αλληλεπίδραση των αντιδραστηρίων.

Εξαγωγή μεταφοράς φάσης του σουλφόνες

Μετά την οξείδωση και τον διαχωρισμό από την υδατική φάση (H₂ο₂), Οι σουλφόνες μπορεί να εξαχθεί με τη χρήση ενός πολικού διαλύτη, όπως το ακετονιτρίλιο σε δεύτερο στάδιο. Οι σουλφόνες θα μεταφέρει στο όριο φάσης μεταξύ των δύο φάσεων με τη φάση του διαλύτη για υψηλότερη πολικότητα τους. Μοιάζει πολύ στο πρώτο στάδιο, Hielscher υπερήχων αντιδραστήρες ενισχύσει την εκχύλιση υγρού-υγρού κάνοντας μια λεπτή μέγεθος τυρβώδης γαλακτώματος της φάσεως του διαλύτη στην ελαιώδη φάση. Αυτό αυξάνει την επιφάνεια επαφής φάσης και αποτελέσματα εκχύλισης και μειωμένη χρήση διαλύτη.

Από το εργαστήριο δοκιμών για την πιλοτική κλίμακα και Παραγωγής

Hielscher Ultrasonics προσφέρει εξοπλισμό για τον έλεγχο, την επαλήθευση και χρησιμοποιούν την τεχνολογία αυτή σε οποιαδήποτε κλίμακα. Βασικά αυτό γίνεται σε 4 βήματα, μόνο.

1. Ανακατέψτε έλαιο με H₂ο₂ και υποβάλλοντάς τα σε υπερήχους για να οξειδώνουν τις ενώσεις θείου
2. Φυγοκεντρίστε να διαχωριστεί υδατική φάση
3. Αναμίξτε φάση ελαίου με διαλύτη και υποβάλλοντάς τα σε υπερήχους για την εκχύλιση των σουλφόνες
4. Φυγοκεντρήστε σε χωριστή φάση διαλύτη με σουλφόνες

Στο εργαστηριακή κλίμακα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα UP200Ht να αποδειχθεί η έννοια και να προσαρμόσει βασικές παραμέτρους, όπως η συγκέντρωση του υπεροξειδίου, η θερμοκρασία της διαδικασίας, το χρόνο επεξεργασίας με υπερήχους και την ένταση, καθώς και καταλύτη ή χρήση διαλύτη.
Στο πάγκο-top επίπεδο ένα Uip1000hd επιτρέπει να προσομοιώσουν τα δύο στάδια ανεξάρτητα σε ρυθμούς ροής από 100 έως 1000L / hr (25 έως 250 γαλόνια / ώρα) και για τη βελτιστοποίηση των παραμέτρων της διαδικασίας και κατεργασία με υπερήχους. Hielscher εξοπλισμός υπερήχων έχει σχεδιαστεί για γραμμική κλίμακα-μέχρι μεγαλύτερους όγκους επεξεργασία σε πιλοτική ή κλίμακα παραγωγής. Οι Hielscher εγκαταστάσεις αποδειχθεί ότι λειτουργεί αξιόπιστα για διεργασίες υψηλού όγκου, περιλαμβάνεται και ο εξευγενισμός του καυσίμου. Hielscher παράγει εμπορευματοκιβώτια συστήματα, που συνδυάζει πολλά από 10kW υψηλής ισχύος μας ή συσκευές 16kW σε συστάδες για εύκολη ενσωμάτωση. Σχέδια για την αντιμετώπιση επικίνδυνων απαιτήσεις του περιβάλλοντος είναι διαθέσιμες, πάρα πολύ. Ο παρακάτω πίνακας παραθέτει την επεξεργασία όγκων και τα συνιστώμενα μεγέθη εξοπλισμού.

Σύστημα Ανάμιξη με υπερήχους – 2 Σκέλη του 6x10kW (2x120m³/ Hr)

Οφέλη από τη χρήση Υπερήχους

UAODS προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με HDS. Θειοφαίνια, υποκατεστημένο βενζο- και διβενζοθειοφαίνια οξειδώνονται υπό συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας και πίεσης. Ως εκ τούτου, ακριβά υδρογόνου δεν απαιτείται κάνει αυτή η διαδικασία περισσότερο κατάλληλη για μικρού και μεσαίου μεγέθους διυλιστήρια, ή να απομονωθούν τα διυλιστήρια δεν βρίσκεται κοντά σε ένα αγωγό υδρογόνου. Ο αυξημένος ρυθμός αντίδρασης και ήπια θερμοκρασία αντίδρασης και την πίεση αποφευχθεί η απασχόληση των ακριβών άνυδρα ή απρωτικούς διαλύτες.
Η ενσωμάτωση μιας μονάδας ultrasonically επικουρείται η οξειδωτική αποθείωση (UAODS) με μια συμβατική μονάδα υδρογονοκατεργασίας μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα στην παραγωγή χαμηλής ή / και υπερ-χαμηλής καύσιμα ντίζελ σε θείο. Αυτή η τεχνολογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί πριν ή μετά από συμβατική hydrotreatement να μειώσει το επίπεδο του θείου.
Η διαδικασία UAODS μπορεί να μειώσει το κόστος κεφαλαίου εκτίμηση κατά περισσότερο από το ήμισυ σε σύγκριση με το κόστος ενός νέου υδρογονοκατεργασίας υψηλής πίεσης.

Μειονεκτήματα της υδρογονοαποθείωσης (HDS)

Ενώ η υδρογονοαποθείωση (HDS) είναι μια εξαιρετικά αποτελεσματική μέθοδος για την απομάκρυνση των θειολών, των σουλφιδίων και των δισουλφιδίων, είναι δύσκολο να αφαιρεθούν πυρίμαχες ενώσεις που περιέχουν θείο όπως το διβενζοθειοφαίνιο και τα παράγωγά του (π.χ. 4,6-διμεθυλοβενζοθειοφαίνιο 4,6-DMDBT) σε ένα εξαιρετικά χαμηλό επίπεδο. Οι υψηλές θερμοκρασίες, οι υψηλές πιέσεις και η υψηλή κατανάλωση υδρογόνου αυξάνουν το κεφάλαιο και το κόστος λειτουργίας του HDS για την υπερβολική βαθιά αποθείωση. Το υψηλό κόστος κεφαλαίου και λειτουργίας είναι αναπόφευκτο. Τα εναπομείναντα ίχνη θείου μπορούν να δηλητηριάσουν τους καταλύτες ευγενούς μετάλλου που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία επαναδιαμόρφωσης και μετασχηματισμού ή τους καταλύτες ηλεκτροδίων που χρησιμοποιούνται σε στοίβες κυψελών καυσίμου.