Nafta rafineerimistehased seisavad silmitsi üha väävlisisaldusega toornafta tarnete ja keskkonna regulatiivse rõhu all bensiini väävlisisaldusega. Samal ajal tõusevad tavalise hüdrodesulfureerimise (HDS) kulud vajaliku vesiniku tõttu. Ultraheli kavitatsioon ravi on tõhus alternatiivmeetod.

Fossiilkütused sisaldavad väävliühendid. Need tulenevad fossiilkütuste looduslikust moodustumisest tuleneva väävlit sisaldava bioloogilise aine lagunemise eest.

Sõidukid, näiteks autod, lennukid ja merelaevad või elektrijaamad põhjustada vääveldioksiidi (SO₂) heitkogused naftagaasi põletamise tagajärjel. Sama väävel – isegi väga madalates kontsentratsioonides – põhjustab väärismetallikatalüsaatoritele kahjusid nafta rafineerimistehaste allavoolu katalüütilise reformimise käigus. Viimased keskkonnaalased eeskirjad nõuavad väga sügavat desulfureerimist vähese väävlisisaldusega diisel (ULSD) spetsifikatsioonid.

tagapõhi – Hüdrodesulfureerimine (HDS)

Hüdrodesulfureerimine (HDS) on standard katalüütiline protsess naftatoodete väävli eemaldamiseks. Selle protsessi käigus segatakse toorõli väävli fraktsioon vesinikuga ja lisatakse katalüsaator reageerima vesiniksulfiidile. Tavaliselt koosneb katalüsaator koobalt ja molübdeeniga immutatud alumiiniumoksiidist. Nagu õli tarvikud hapu enamdesulfureerimise jaoks on vaja kõrgemat rõhku ja alternatiivseid katalüsaatoreid. Aromaatsed väävliühendid (nt 4,6-dimetüüldibensotiofeen) ei saa hüdrodesulfureerimise tõttu eemaldada nende vähese reaktiivsuse tõttu (vt Deshpande 2004)

ultraheli abil desulfureerimine

Alternatiiv hüdrodesulfureerimisele on ultraheli abil desulfureerimine. Vedelike kokkupuude suure intensiivsusega ultraheli lainetega akustilise kavitatsioon. See on moodustumine ja järgnev väikeste vaakumite (kavitatsiooni) mullide kokkuvarisemine. Kohalikult ekstreemsed tingimused tekivad iga mulli vägivaldsel kokkuvarisemisel:

• Temperatuur: kuni 5000 Kelvinit
• Rõhk: kuni 2000 atmosfääri
• Liquid Jets: kuni 1000 km / h.

Sellised tingimused soodustavad a parema pinna keemia katalüsaatorite abil, suurendades mikro-segamist. Eriti kõrge kohalik temperatuur muuta keemilise reaktsiooni kineetikat desulfuriseerimisprotsessi. (vt Sonokheemia) See mõju võimaldab alternatiivi – odavam – katalüsaatorid või alternatiivne desulfuriseerimise keemia mida tuleb kasutada. Deshpande et al. (2004) uurib diisli ja atsetonitriili kahefaasilises süsteemis sisalduvat naatriumkarbonaati ja vesinikperoksiidi sisaldavat oksüdatiivset süsteemi. Ultraheli on rakendatud kahefaasilisele süsteemile. Uuringu tulemusel vähenes DMDBT sisaldus enam kui 90% ulatuses diislikütuse proovides.

Ultraheli protsessiseadmed

Hielscher on juhtiv tarnija suure võimsusega ultraheli seadmeid, kogu maailmas. Nagu Hielscher teeb ultraheli protsessorid kuni 16kW võimsus ühe seadme kohta, seal on piiramata tehase suurust või töötlemisvõimsus. Mitmete 16kW-süsteemide klastreid kasutatakse suuremahuliste voogude töötlemisel. Tööstusliku kütuse töötlemine ei vaja palju ultraheli energiat. Tegelikku energianõudlust saab määrata 1 kW ultraheli protsessoriga pink-top skaalal. Selliste pingeliste uuringute tulemused võivad olla kõik suurendatakse lihtsalt kergesti.

Vajaduse korral FM ja ATEX sertifitseeritud ultraheli seadmed (nt UIP1000-Exd) on saadaval ultraheliga töötlemisel ohtlikes keskkondades.

Ultraheli kulud

Ultraheli kasutamine on efektiivne töötlemistehnoloogia. Ultraheli töötlemise kulud tulenevad peamiselt investeeringust
ultraheli seadmete jaoks, kommunaalteenuste kulud ja hooldus. Tasumata energiatõhusus (vt diagramm) Hielscheri ultraheli seadmetest aitab vähendada kommunaalteenuste kulusid.

Kirjandus

Deshpande, A., Bassi, A., Prakash, A. (2004): 4,6-dimetüüldibensotiofeeni 4,6-dimetüül dibensotiofeeni baas-katalüütiline oksüdeerimine bifaasilise diisel-atsetonitriili süsteemis; in: energiakütused, 19 (1), 28 -34, 2005.

Mei H., Mei BW, Yen TF (2003): Uus meetod ultra-madala väävlisisaldusega diislikütuse saamiseks ultraheli abil aitab oksüdatiivset desulfurisatsiooni; in: kütus, 82. köide, number 4, märts 2003, lk 405-414 (10), 2003.