Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Desulfuración ultrasónica de combustible marino

  • Los combustibles para uso marítimo se ven afectados por la nueva normativa, que exige un contenido de azufre de 0,5% m/m o menos.
  • La desulfurización oxidativa asistida por ultrasonido (UAOD) es un método establecido que acelera la reacción de oxidación y es un proceso económico y seguro.
  • Los procesos de UAOD se pueden ejecutar a temperatura ambiente y presión atmosférica y permiten la remoción selectiva de compuestos de azufre de los combustibles de hidrocarburos.
  • Los sistemas de ultrasonidos de alto rendimiento de Hielscher son fáciles de instalar y seguros de operar a bordo o en tierra.

Combustibles marinos con bajo contenido de azufre

La Organización Marítima Internacional (OMI) ha implementado nuevas regulaciones mediante las cuales los buques marítimos de todo el mundo están obligados a utilizar combustibles marinos con un contenido de azufre de 0,5% m/m a partir de enero de 2020. Estas nuevas regulaciones exigen cambios profundos en el procesamiento de combustibles marinos: Para cumplir con las nuevas normas para combustibles con bajo contenido de azufre, se requiere un proceso de desulfuración eficiente.
La desulfuración oxidativa asistida por ultrasonidos (UAOD) de hidrocarburos líquidos como gasolina, nafta, diesel, combustible marino, etc. es un método altamente eficiente y viable para eliminar el azufre de grandes volúmenes de flujos de combustibles pesados.

Desulfurización oxidativa asistida por ultrasonidos (UAOD)

Diagrama de flujo de la desulfuración oxidativa ultrasónica en dos etapas

Desulfuración oxidativa

La Desulfuración Oxidativa (SAO) es una alternativa ecológica y económica a la hidrodesulfuración (HDS), ya que los compuestos oxidados de azufre pueden separarse mucho más fácilmente de los fuelóleos pesados. Después de la fase de desulfuración oxidativa, los compuestos de azufre extraídos se separan mediante métodos físicos, por ejemplo, utilizando disolventes polares no miscibles y su posterior gravedad, adsorción o separación centrífuga. Alternativamente, la descomposición térmica puede ser usada para remover el azufre oxidado.
Para la reacción de desulfuración oxidativa, un oxidante (por ejemplo, hidrógeno H2O2clorito sódico NaClO2óxido nitroso N2O, periodato de sodio NaIO4), se requiere un catalizador (por ejemplo, ácidos) así como un reactivo de transferencia de fase. El reactivo de transferencia de fase ayuda a promover la reacción heterogénea entre las fases acuosa y oleosa, que es el paso que limita la velocidad de la reacción de las SAO.

Beneficios de UAOD

  • altamente eficiente – hasta un 98% de desulfuración
  • económico: baja inversión, bajos costos de operación
  • sin envenenamiento por catalizador
  • Escalado fácil y lineal
  • seguro para operar
  • en tierra & instalación en alta mar (a bordo)
  • RoI rápido
Desulfuración ultrasónica de combustibles de buques para uso marítimo

Solicitar información




Observe nuestro Política de privacidad.


Desulfurización oxidativa asistida por ultrasonidos

Mientras que la hidrodesulfurización (HDS) requiere mayores costes de inversión, una temperatura de reacción elevada de hasta 400ºC y una presión elevada de hasta 100atm en los reactores, el proceso de desulfurización oxidativa asistida por ultrasonidos (UAOD) es mucho más cómodo, eficiente y ecológico. El UAOD mejora enormemente la reactividad de la remoción de azufre catalítico y ofrece al mismo tiempo menores costos de operación, mayor seguridad y protección del medio ambiente. Los sistemas industriales de reactores de flujo ultrasónico aumentan la tasa de desulfurización debido a una dispersión altamente efectiva y por lo tanto mejoran la cinética de reacción. Dado que el procesamiento ultrasónico proporciona dispersiones a escala nanométrica, la transferencia de masa entre las diferentes fases de la reacción heterogénea aumenta drásticamente.
cavitación ultrasónica de gran alcanceUltrasonido (acústico) cavitación aumenta la velocidad de reacción y la transferencia de masa en condiciones extremas, que se alcanzan en los puntos calientes cavitacionales. Durante la implosión de la burbuja de cavitación, se alcanzan localmente temperaturas muy altas de aprox. 5.000K, velocidades de enfriamiento muy rápidas, presiones de aprox. 2.000atm y, en consecuencia, diferencias extremas de temperatura y presión. La implosión de la burbuja de cavitación también produce chorros de líquido de hasta 280 m/s de velocidad, lo que crea fuerzas de cizallamiento muy elevadas. Estas fuerzas mecánicas extraordinarias aceleran el tiempo de reacción de oxidación y aumentan la eficiencia de la conversión de azufre en cuestión de segundos.

Eliminación más completa del azufre

Mientras que los mercaptanos, tioéteres, sulfuros y disulfuro pueden eliminarse mediante el proceso convencional de hidrodesulfuración (HDS), para la eliminación de tiofenos, benzotiofenos (BT), dibenzotiofenos (DBT) y 4,6-dimetildibenzotiofenos (4,6-DMDBT) se requiere un método más sofisticado. La desulfuración oxidativa por ultrasonidos es altamente efectiva cuando se trata de la eliminación de compuestos refractarios al azufre que son difíciles de eliminar (por ejemplo, 4,6-dimetildibenzotiofeno y otros derivados del tiofeno sustituido por alquilo). Ebrahimi y otros (2018) report a eficiencia de desulfuración de hasta el 98,25% con un sonorreactor de Hielscher optimizado para la eliminación de azufre. Además, los compuestos de azufre oxidados por ultrasonidos pueden separarse mediante un lavado básico con agua.

Con una desulfurización oxidativa asistida por ultrasonido (UAOD) en varios pasos, la eliminación de azufre aumentó significativamente. (Shayegan et al. 2013)

Efecto del proceso UAOD de varios pasos en parámetros óptimos

Prueba de viabilidad de desulfurización ultrasónica con UP400S

Shayegan et al. 2013 ultrasonido combinado (UP400S) con peróxido de hidrógeno como oxidante, FeSO como catalizador, ácido acético como regulador del pH y metanol como disolvente de extracción para reducir la cantidad de azufre en el gasóleo.
Las constantes de velocidad de reacción durante la desulfuración oxidativa pueden aumentarse considerablemente añadiendo iones metálicos como catalizador y utilizando sonicación. La energía del ultrasonido puede reducir la energía de activación de la reacción. El tratamiento de ultrasonicación rompe la capa límite entre los catalizadores sólidos y los reactivos y proporciona una mezcla homogénea de catalizadores y reactivos. – mejorando así la cinética de la reacción.
El proceso de extracción de azufre es un paso crucial durante la desulfuración con el objetivo de recuperar el volumen total de gasóleo desulfurado. El uso de una extracción líquido-líquido utilizando metanol como disolvente es un proceso de extracción simple, pero para asegurar una alta eficiencia es esencial una mezcla eficiente de las fases no miscibles. Sólo cuando se produce una interfaz máxima y, posteriormente, una transferencia de masa máxima entre las fases, se consigue una elevada tasa de extracción. La ultrasonificación y la generación de cavitación acústica proporciona la mezcla intensa de las fases reactivas y reduce la energía de activación de la reacción.

Unidades ultrasónicas de alto rendimiento para la desulfuración de combustibles marinos

Hielscher Ultrasonics es el líder del mercado de sistemas de ultrasonidos de alta potencia para aplicaciones exigentes como UAOD a escala industrial. Altas amplitudes de hasta 200µm, funcionamiento 24/7 a plena carga y servicio pesado, robustez y facilidad de uso son las características clave de los ultrasonidos de Hielscher. Los sistemas de ultrasonidos de diferentes clases de potencia y diversos accesorios como sonotrodos y geometrías de reactores de flujo permiten la adaptación más adecuada del sistema de ultrasonidos a su combustible específico, capacidad de procesamiento y entorno.
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000hdT
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

Póngase en contacto con nosotros/Envíenos su pregunta

Solicite más información

Por favor, utilice el siguiente formulario si desea más información sobre procesos de homogeneización por ultrasonidos. Estaremos encantados de ofrecerle un equipo ultrasónico que cumpla con sus requerimientos.









Por favor, tenga en cuenta Política de privacidad.


Hielscher Ultrasonics fabrica ultrasonidos de alto rendimiento para aplicaciones ecoquímicas.

Procesadores ultrasónicos de alta potencia desde laboratorio hasta escala piloto e industrial.

Literatura/Referencias

  • Ebrahimi, S.L.; Khosravi-Nikou, M.R.; Hashemabadi, S.H. (2018): Optimización del sonorreactor para la desulfuración oxidativa asistida por ultrasonidos de hidrocarburos líquidos. Petroleum Science and Technology Vol. 36, Issue 13, 2018.
  • Prajapati, A.K.; Singh, S.K.; Gupta, S.P.; Mishra, A. (2018): Desulfuración de petróleo crudo por ultrasonido con tecnología oxidativa integrada. IJSRD – Revista Internacional de Investigación Científica & Development Vol. 6, Issue 02, 2018.
  • Shayegan, Z.; Razzaghi, M.; Niaei, A.; Salari, D.; Tabar, M.T.S.; Akbari, A.N. (2013): Eliminación de azufre del gasóleo mediante proceso oxidativo catalítico asistido por ultrasonidos y estudio de sus condiciones óptimas. Korean J. Chem. Ing., 30(9), 2013. 1751-1759.
  • Štimac, A.; Ivančević, B.; Jambrošić, K. (2001): Caracterización de Homogeneizadores Ultrasónicos para la Industria Naval.


Resultados de la investigación sobre la desulfurización oxidativa asistida por ultrasonidos (UAOD)

Prajapati y otros (2018): Desulfuración de petróleo crudo por ultrasonido Tecnología oxidativa integrada. IJSRD – Revista Internacional de Investigación Científica & Development Vol. 6, Issue 02, 2018.
Prajapati et al (2018) describen los beneficios de un reactor ultrasónico de Hielscher para la desulfuración oxidativa asistida por ultrasonido (UAOD). El UAOD se ha convertido en una tecnología alternativa viable al hidrotratamiento tradicional, que se ve afectado por los importantes costes de inversión y funcionamiento debidos a los equipos de hidrodesulfuración de alta presión y alta temperatura, las calderas, las plantas de hidrógeno y las unidades de recuperación de azufre. La desulfuración oxidativa asistida por ultrasonidos permite llevar a cabo el proceso de eliminación profunda de azufre en condiciones mucho más suaves, rápidas, seguras y económicas.
Se aplicó el proceso de desulfurización oxidativa asistida por ultrasonido (UAOD) a la materia prima del petróleo y del gasóleo que contiene compuestos de azufre modelo (benzotiofeno, dibenzotiofeno y dimetildibenzotiofeno). La influencia de la cantidad de oxidante, el volumen de disolvente para la fase de extracción, el tiempo y la temperatura del tratamiento con ultrasonidos (UIP1000hdT20 kHz, 750 W, operando al 40%). Utilizando las condiciones optimizadas para UAOD, se logró una remoción de azufre de hasta el 99% para los compuestos modelo en la materia prima de los productos petrolíferos, utilizando una proporción molar para H2O2Ácido acético:azufre de 64:300:1, después de 9 minutos de tratamiento con ultrasonidos a 90ºC, seguido de la extracción con metanol (relación optimizada de disolvente y aceite de 0,36). Utilizando la misma cantidad de reactivo y 9 minutos de ultrasonido, la eliminación de azufre fue superior al 75% para las muestras de gasóleo.
La importancia de las altas amplitudes ultrasónicas
La intensificación ultrasónica de la desulfurización oxidativa a escala comercial del petróleo crudo requiere el uso de un procesador ultrasónico de flujo continuo de tamaño industrial capaz de mantener altas amplitudes de vibración de aproximadamente 80 – 100 micrass. Las amplitudes están directamente relacionadas con la intensidad de las fuerzas de cizallamiento generadas por las cavitaciones ultrasónicas y deben mantenerse a un nivel suficientemente alto para que la mezcla sea eficiente.
Los experimentos realizados por Prajapati et al. muestran que la ultrasonicación mejora la reacción de desulfuración. La eficiencia de la desulfuración fue de alrededor del 93,2%. cuando se aplica un ultrasonido de alto rendimiento.


Shayegan y otros (2013): Eliminación de azufre del gasóleo mediante proceso oxidativo catalítico asistido por ultrasonidos y estudio de sus condiciones óptimas.. Korean Journal of Chemical Engineering 30(9), septiembre de 2013. 1751-1759.
Se aplicó un proceso de desulfurización oxidativa asistida por ultrasonido (UAOD) para reducir los compuestos de azufre del gasóleo que contienen varios tipos de contenido de azufre. La normativa ambiental exige una desulfuración muy profunda para eliminar los compuestos de azufre. UAOD es una tecnología prometedora con un coste operativo más bajo y una mayor seguridad y protección del medio ambiente. Por primera vez, el agente típico de transferencia de fase (bromuro de tetraoctil-amonio) fue reemplazado por isobutanol, ya que el uso de isobutanol es mucho más económico que el TOAB, ya que no impone contaminación. La reacción se llevó a cabo en el punto óptimo con varias temperaturas, en procedimientos de uno, dos y tres pasos, investigando el efecto del aumento gradual de H2O2 y TOAB en lugar de isobutanol. La concentración total de azufre en fase oleosa fue analizada por el método ASTM-D3120. La remoción más alta de aproximadamente el 90% para el gasóleo que contiene 9.500 mg/kg de azufre se logró en tres etapas durante 17 minutos de proceso a 62±2°C cuando 180,3 mmol de H2O2 y la extracción se llevó a cabo con metanol.


Akbari y otros (2014): Investigación de variables de proceso y efectos de intensificación del ultrasonido aplicado en la desulfurización oxidativa del modelo diesel sobre MoO3/Al2O3 catalizador. Ultrasonics Sonochemistry 21(2), marzo de 2014. 692–705.
Un nuevo sistema sonocatalítico heterogéneo que consiste en un MoO3/Al2O3 y H2O2 combinado con la ultrasonicación fue estudiado para mejorar y acelerar la oxidación de los compuestos de azufre modelo del diesel, resultando en una mejora significativa en la eficiencia del proceso. La influencia del ultrasonido en las propiedades, actividad y estabilidad del catalizador fue estudiada en detalle mediante técnicas GC-FID, PSD, SEM y BET. Por encima del 98% de conversión de DBT en el modelo diesel que contiene 1000 μg/g de azufre se obtuvo por la nueva desulfuración asistida por ultrasonido en H2O2/Relación molar de azufre de 3, temperatura de 318 K y dosificación del catalizador de 30 g/L después de 30 minutos de reacción, contrariamente a la conversión del 55% obtenida durante el proceso silencioso. Esta mejora se vio considerablemente afectada por los parámetros de operación y las propiedades de los catalizadores. Los efectos de las principales variables del proceso se investigaron utilizando la metodología de superficie de respuesta en proceso silencioso en comparación con la ultrasonicación. El ultrasonido proporcionó una buena dispersión de catalizador y oxidante por rotura del enlace de hidrógeno y desaglomeración de los mismos en la fase oleosa. La deposición de impurezas en la superficie del catalizador provocó una rápida desactivación en experimentos silenciosos, lo que resultó en sólo el 5% de la oxidación del DBT después de 6 ciclos de reacción silenciosa del catalizador reciclado. Más del 95% de la DBT se oxidó después de 6 ciclos asistidos por ultrasonido, mostrando una gran mejora en la estabilidad al limpiar la superficie durante la ultrasonicación. También se observó una considerable reducción del tamaño de las partículas después de la sonicación 3h que podría proporcionar una mayor dispersión del catalizador en el combustible modelo.


Afzalinia y otros (2016): Proceso de desulfuración oxidativa asistida por ultrasonido de combustible líquido por ácido fosfotúngstico encapsulado en un MOF interpenetrante basado en aminas (Zn(II)) como catalizador.. Ultrasonido Sonoquímica 2016
En este trabajo, la desulfurización oxidativa asistida por ultrasonido (UAOD) de combustibles líquidos realizada con un nuevo ácido fosfotúngstico heterogéneo de tipo Keggin altamente disperso (H3PW12O40(PTA) que se encapsuló en un MOF aminofuncionalizado (TMU-17 -NH2). El compuesto preparado exhibe una alta actividad catalítica y reutilización en la desulfurización oxidativa del combustible modelo. La desulfurización oxidativa asistida por ultrasonido (UAOD) es una nueva forma de realizar una reacción de oxidación de compuestos que contienen azufre de forma rápida, económica, ecológica y segura, en condiciones suaves. Las ondas de ultrasonido pueden ser aplicadas como una herramienta eficiente para disminuir el tiempo de reacción y mejorar el desempeño del sistema de desulfurización oxidativa. PTA@TMU-17-NH2 se puede realizar completamente la desulfurización del aceite modelo por 20 mg de catalizador, O/S proporción molar de 1:1 en presencia de MeCN como solvente de extracción. Los resultados obtenidos indican que las conversiones de DBT a DBTO2 alcanzan el 98% después de 15 minutos a temperatura ambiente. En este trabajo, preparamos el compuesto TMU-17-NH2 y PTA/TMU-17-NH2 mediante irradiación por ultrasonido por primera vez y empleado en el proceso UAOD. Los catalizadores preparados exhiben una excelente reutilización sin lixiviación del PTA y sin pérdida de actividad.