Ultraheli alternatiiv hüdrodesulfureerimisele

Naftatöötlemistehased seisavad silmitsi väävli toornafta, nn hapu toornafta kasvava pakkumisega, samal ajal kui keskkonnaeeskirjad survestavad bensiini väiksemat väävlisisaldust. Samal ajal tõusevad tavapärase hüdrodesulfureerimise (HDS) kulud vajaliku vesiniku tõttu. Ultraheli kavitatsiooniravi on tõhus alternatiivne meetod väävli eemaldamiseks toornaftast.

Vastake väävlistandarditele õlis ultrahelitöötlusega

Fossiilkütused sisaldavad väävliühendeid. Need tulenevad väävlit sisaldava bioloogilise aine lagunemisest fossiilkütuste loodusliku moodustumise ajal.

Sõidukid, nagu autod, lennukid ja merelaevad või elektrijaamad, põhjustavad naftakütuse põlemisel vääveldioksiidi (SO2) heitkoguseid. Sama väävel – isegi väga väikestes kontsentratsioonides – põhjustab kahjustusi väärismetallide katalüsaatoritele naftatöötlemistehaste katalüütilisel reformimisel. Viimased keskkonnaeeskirjad nõuavad väga sügavat desulfureerimist, et vastata ülimadala väävlisisaldusega diislikütuse (ULSD) spetsifikatsioonidele.
 

Paigaldamine 192 kW suure võimsusega sonikaatoritega toorõlide desulfureerimiseks

Taust – Hüdrodesulfureerimine (HDS)

Hüdrodesulfureerimine (HDS) on standardne katalüütiline protsess väävli eemaldamiseks naftatoodetest. Selles protsessis segatakse toornafta väävlifraktsioonid vesiniku ja katalüsaatoriga, et reageerida vesiniksulfiidile. Tavaliselt koosneb katalüsaator koobalti ja molübdeeniga immutatud alumiiniumoksiidi alusest. Kuna õlivarud muutuvad hapumaks, on desulfureerimiseks vaja kõrgemat rõhku ja alternatiivseid katalüsaatoreid. Tõrksaid aromaatseid väävliühendeid (nt 4,6-dimetüüldibensotiofeeni) ei saa nende madala reaktsioonivõime tõttu hüdrodesulfureerimisega eemaldada.

ultraheli abil desulfureerimine

Hüdrodesulfureerimise alternatiiviks on ultraheli abil desulfureerimine. Vedelike kokkupuude suure intensiivsusega ultraheli lainetega põhjustab akustilist kavitatsiooni. See on väikeste vaakumi (kavitatsiooni) mullide moodustumine ja sellele järgnev vägivaldne kokkuvarisemine. Lokaalselt tekivad äärmuslikud tingimused iga mulli vägivaldsest kokkuvarisemisest:

• Temperatuur: kuni 5000 kelvinit
• Rõhk: kuni 2000 atmosfääri
• Vedelikujoad: kuni 1000km? h.

Sellised tingimused soodustavad katalüsaatorite paremat pinnakeemiat täiustatud mikrosegamise abil. Eelkõige muudavad kõrged kohalikud temperatuurid desulfureerimisprotsessi keemilise reaktsiooni kineetikat. See efekt võimaldab alternatiivset – Odavam – kasutatavad katalüsaatorid või alternatiivne desulfureerimiskeemia. (2004) uurib naatriumkarbonaadist ja vesinikperoksiidist koosnevat oksüdatiivset süsteemi diislikütuse ja atsetonitriili kahefaasilises süsteemis. Ultraheli rakendati kahefaasilisele süsteemile. Uuringuga saavutati DMDBT sisalduse vähenemine diisliproovides rohkem kui 90%.

Suure jõudlusega sonikaator toornafta desulfureerimiseks

Hielscher on kogu maailmas juhtiv suure võimsusega sonikaatorite tarnija. Kuna Hielscher projekteerib ja toodab suure jõudlusega ultraheli protsessoreid, mille võimsus on kuni 16kW ühe seadme kohta, ei ole tehase suurusel ega töötlemisvõimsusel piiranguid. Suuremate mahuvoogude töötlemiseks kasutatakse mitme 16kW süsteemi klastreid. Tööstuskütuse töötlemine ei vaja palju ultraheli energiat. Tegelikku energiavajadust saab määrata pink-top sonikaatori, näiteks UIP1000hdT abil. Kõiki selliste pink-top katsete tulemusi saab suurendada täiesti lineaarseks, mis hõlbustab ultraheli desulfureerimisprotsessi rakendamist tööstusliku tootmise skaalal.

Vajadusel on ATEXi sertifitseeritud ultrasonikaatorid (nt UIP1000-Exd) saadaval ultrahelitöötluseks ohtlikes keskkondades.

Ultraheli kulud

Ultraheli on tõhus töötlemistehnoloogia. Ultraheli töötlemise kulud tulenevad peamiselt investeeringust
ultraheli seadmete, kommunaalkulude ja hoolduse jaoks. Silmapaistev energiatõhusus (vt Diagrammi) Hielscheri ultraheli seadmetest aitab vähendada kommunaalkulusid.

Kirjandus

Deshpande, A., Bassi, A., Prakash, A. (2004): Ultraheli abil 4,6-dimetüüldibensotiofeeni aluskatalüüsitud oksüdatsioon kahefaasilises diisli-atsetonitriili süsteemis; in: Energy Fuels, 19 (1), 28 -34, 2005.

Mei H., Mei B.W., Yen T.F. (2003): Uus meetod ülimadala väävlisisaldusega diislikütuse saamiseks ultraheli abil oksüdatiivset desulfureerimist; in: Kütus, köide 82, nr 4, märts 2003, lk 405-414(10), 2003.