Υπερήχων αποθείωση καυσίμων πλοίων

Ερευνητικά αποτελέσματα σχετικά με την υπερηχητικά υποβοηθούμενη οξειδωτική αποθείωση (UAOD)

Prajapati et al. (2018): Αποθείωση αργού πετρελαίου με ενσωματωμένη οξειδωτική τεχνολογία υπερήχων. IJSRD – Διεθνές Περιοδικό Επιστημονικής Έρευνας & Ανάπτυξη Τόμος 6, Τεύχος 02, 2018.
Prajapati et al. (2018) περιγράφουν τα οφέλη ενός υπερηχητικού αντιδραστήρα Hielscher για την οξειδωτική αποθείωση με υπερήχους (UAOD). Το UAOD έχει γίνει μια βιώσιμη εναλλακτική τεχνολογία στην παραδοσιακή υδρογονοκατεργασία, η οποία επηρεάζεται από σημαντικό επενδυτικό και λειτουργικό κόστος λόγω εξοπλισμού υδρογονοαποθείωσης υψηλής πίεσης και υψηλής θερμοκρασίας, λεβήτων, μονάδων υδρογόνου και μονάδων ανάκτησης θείου. Η οξειδωτική αποθείωση με υπερήχους επιτρέπει τη διεξαγωγή της διαδικασίας βαθιάς απομάκρυνσης του θείου υπό πολύ ηπιότερες συνθήκες, ταχύτερη, ασφαλέστερη και πολύ πιο οικονομική.
Η διαδικασία οξειδωτικής αποθείωσης με υπερήχους (UAOD) εφαρμόστηκε σε πρώτες ύλες πετρελαίου ντίζελ και προϊόντων πετρελαίου που περιέχουν πρότυπες ενώσεις θείου (βενζοθειοφαίνιο, διβενζοθειοφαίνιο και διμεθυλοδιβενζοθειοφαίνιο). Η επίδραση της οξειδωτικής ποσότητας, του όγκου του διαλύτη για το στάδιο εκχύλισης, του χρόνου και της θερμοκρασίας της επεξεργασίας με υπερήχους (UIP1000hdT, 20 kHz, 750 W, που λειτουργούν στο 40%). Χρησιμοποιώντας τις βελτιστοποιημένες συνθήκες για το UAOD, επιτεύχθηκε απομάκρυνση θείου έως και 99% για πρότυπες ενώσεις σε πρώτες ύλες προϊόντων πετρελαίου χρησιμοποιώντας μια μοριακή αναλογία για το H₂O₂: οξικό οξύ: θείο 64: 300: 1, μετά από 9 λεπτά επεξεργασίας υπερήχων στους 90ºC, ακολουθούμενη από εκχύλιση με μεθανόλη (βελτιστοποιημένη αναλογία διαλύτη και ελαίου 0,36). Χρησιμοποιώντας την ίδια ποσότητα αντιδραστηρίου και 9 λεπτά υπερήχων, η απομάκρυνση του θείου ήταν υψηλότερη από 75% για δείγματα πετρελαίου ντίζελ.
Η σημασία των υψηλών υπερηχητικών πλάτους
Υπερήχων εντατικοποίηση της εμπορικής κλίμακας οξειδωτική αποθείωση του αργού πετρελαίου απαιτεί τη χρήση ενός βιομηχανικού μεγέθους ροής-μέσω υπερήχων επεξεργαστή ικανός να διατηρήσει υψηλά πλάτη δόνησης περίπου 80 – 100 microns. Τα πλάτη σχετίζονται άμεσα με την ένταση των δυνάμεων διάτμησης που δημιουργούνται από υπερήχους και πρέπει να διατηρούνται σε αρκετά υψηλό επίπεδο ώστε η ανάμειξη να είναι αποτελεσματική.
Τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν από Prajapati et al. δείχνουν ότι υπερήχους ενισχύει την αντίδραση αποθείωσης. Η απόδοση αποθείωσης ήταν περίπου 93,2% όταν εφαρμόζεται υπερηχογράφημα υψηλής απόδοσης.

Shayegan et al. (2013): Απομάκρυνση θείου πετρελαίου εσωτερικής καύσης με τη χρήση καταλυτικής οξειδωτικής διεργασίας υποβοηθούμενης από υπερήχους και μελέτη των βέλτιστων συνθηκών του. Korean Journal of Chemical Engineering 30 (9), Σεπτέμβριος 2013. 1751-1759.
Η διαδικασία οξειδωτικής αποθείωσης με υπερήχους (UAOD) εφαρμόστηκε για τη μείωση των ενώσεων θείου του πετρελαίου εσωτερικής καύσης που περιέχουν διάφορους τύπους περιεκτικότητας σε θείο. Ο περιβαλλοντικός κανονισμός απαιτεί πολύ βαθιά αποθείωση για την εξάλειψη των ενώσεων θείου. Το UAOD είναι μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία με χαμηλότερο λειτουργικό κόστος και υψηλότερη ασφάλεια και προστασία του περιβάλλοντος. Για πρώτη φορά ο τυπικός παράγοντας μεταφοράς φάσης (τετραοκτυλο-αμμώνιο-βρωμιούχο) αντικαταστάθηκε με ισοβουτανόλη επειδή η χρήση ισοβουτανόλης είναι πολύ πιο οικονομική από το TOAB, χωρίς να επιβάλλει μόλυνση. Η αντίδραση διεξήχθη στο βέλτιστο σημείο με διάφορες θερμοκρασίες, σε διαδικασίες μονών, δύο και τριών βημάτων, διερευνώντας την επίδραση της σταδιακής αύξησης του H₂O₂ και το TOAB χρησιμοποιείται αντί της ισοβουτανόλης. Η συνολική συγκέντρωση θείου στην ελαιώδη φάση αναλύθηκε με τη μέθοδο ASTM-D3120. Η υψηλότερη απομάκρυνση περίπου 90% για πετρέλαιο εσωτερικής καύσης που περιέχει 9.500 mg? kg θείου επιτεύχθηκε σε τρία στάδια κατά τη διάρκεια 17 λεπτών επεξεργασίας στους 62±2 ° C όταν 180,3 mmol H₂O₂ χρησιμοποιήθηκε και η εκχύλιση πραγματοποιήθηκε με μεθανόλη.

Akbari et al. (2014): Διερεύνηση μεταβλητών διεργασίας και επιδράσεων εντατικοποίησης υπερήχων που εφαρμόζονται στην οξειδωτική αποθείωση μοντέλου ντίζελ πάνω από MoO₃/Αλ₂O₃ καταλύτης. Υπερήχων Sonochemistry 21 (2), Μάρτιος 2014. 692–705.
Ένα νέο ετερογενές sonocatalytic σύστημα που αποτελείται από ένα MoO₃/Αλ₂O₃ καταλύτη και H₂O₂ Σε συνδυασμό με υπερήχους μελετήθηκε για τη βελτίωση και την επιτάχυνση της οξείδωσης των ενώσεων θείου μοντέλου του ντίζελ, με αποτέλεσμα μια σημαντική ενίσχυση της αποτελεσματικότητας της διαδικασίας. Η επίδραση των υπερήχων στις ιδιότητες, τη δραστικότητα και τη σταθερότητα του καταλύτη μελετήθηκε λεπτομερώς μέσω τεχνικών GC-FID, PSD, SEM και BET. Πάνω από 98% μετατροπή DBT σε μοντέλο ντίζελ που περιέχει 1000 μg? g θείου ελήφθη με νέα αποθείωση με υπερήχους στο H₂O₂/γραμμομοριακή αναλογία θείου 3, θερμοκρασία 318 Κ και δόση καταλύτη 30 g/L μετά από αντίδραση 30 λεπτών, σε αντίθεση με τη μετατροπή 55% που επιτυγχάνεται κατά τη διάρκεια της σιωπηλής διαδικασίας. Αυτή η βελτίωση επηρεάστηκε σημαντικά από τις παραμέτρους λειτουργίας και τις ιδιότητες του καταλύτη. Οι επιδράσεις των κύριων μεταβλητών της διαδικασίας διερευνήθηκαν χρησιμοποιώντας μεθοδολογία επιφάνειας απόκρισης σε σιωπηλή διαδικασία σε σύγκριση με υπερήχους. Ο υπέρηχος παρείχε μια καλή διασπορά καταλύτη και οξειδωτικού με θραύση δεσμών υδρογόνου και αποσυσσωμάτωση αυτών στη φάση λαδιού. Η εναπόθεση ακαθαρσιών στην επιφάνεια του καταλύτη προκάλεσε γρήγορη απενεργοποίηση σε σιωπηλά πειράματα με αποτέλεσμα μόνο το 5% της οξείδωσης DBT μετά από 6 κύκλους σιωπηλής αντίδρασης από ανακυκλωμένο καταλύτη. Πάνω από το 95% του DBT οξειδώθηκε μετά από 6 κύκλους με υπερήχους που δείχνουν μεγάλη βελτίωση στη σταθερότητα καθαρίζοντας την επιφάνεια κατά τη διάρκεια υπερήχων. Μια σημαντική μείωση του μεγέθους των σωματιδίων παρατηρήθηκε επίσης μετά από 3h υπερήχηση που θα μπορούσε να παρέχει μεγαλύτερη διασπορά του καταλύτη στο μοντέλο καυσίμου.

Afzalinia et al. (2016): Υπερηχοσκοπική διαδικασία οξειδωτικής αποθείωσης υγρού καυσίμου με φωσφοβολγικό οξύ ενθυλακωμένο σε MOF με βάση τη διεισδυτική αμίνη με βάση το Zn(II) ως καταλύτη. Υπερήχων Sonochemistry 2016
Σε αυτή την εργασία, η υπερηχογραφικά υποβοηθούμενη οξειδωτική αποθείωση (UAOD) υγρών καυσίμων πραγματοποιείται με ένα νέο ετερογενές εξαιρετικά διασκορπισμένο φωσφοβολγικό οξύ τύπου Keggin (H₃Αιχμάλωτος πολέμου₁₂O₄₀, PTA) καταλύτη που ενθυλακώθηκε σε αμινο-λειτουργικό MOF (TMU-17 -NH2). Το παρασκευασμένο σύνθετο παρουσιάζει υψηλή καταλυτική δράση και επαναχρησιμοποίηση στην οξειδωτική αποθείωση του καυσίμου μοντέλου. Η οξειδωτική αποθείωση με υπερήχους (UAOD) είναι ένας νέος τρόπος για την εκτέλεση αντίδρασης οξείδωσης ενώσεων που περιέχουν θείο γρήγορα, οικονομικά, φιλικά προς το περιβάλλον και με ασφάλεια, υπό ήπιες συνθήκες. Τα κύματα υπερήχων μπορούν να εφαρμοστούν ως αποτελεσματικό εργαλείο για τη μείωση του χρόνου αντίδρασης και τη βελτίωση της απόδοσης του οξειδωτικού συστήματος αποθείωσης. Το PTA@TMU-17-NH2 θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί πλήρως αποθείωση του πρότυπου ελαίου με 20 mg καταλύτη, γραμμομοριακή αναλογία O? S 1: 1 παρουσία MeCN ως διαλύτη εκχύλισης. Τα ληφθέντα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι μετατροπές του DBT σε DBTO2 επιτυγχάνουν 98% μετά από 15 λεπτά σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Σε αυτό το έργο, προετοιμάσαμε το σύνθετο TMU-17-NH2 και PTA? TMU-17-NH2 με ακτινοβολία υπερήχων για πρώτη φορά και χρησιμοποιήσαμε τη διαδικασία UAOD. Ο παρασκευασμένος καταλύτης παρουσιάζει εξαιρετική επαναχρησιμοποίηση χωρίς έκπλυση PTA και απώλεια δραστηριότητας.