Désulfuration ultrasonique des combustibles marins

Résultats de recherche sur la désulfuration oxydative assistée par ultrasons (UAOD)

Prajapati et al (2018) : Désulfuration du pétrole brut par technologie d'oxydation intégrée par ultrasons. IJSRD – Revue internationale de recherche scientifique & Development Vol. 6, Issue 02, 2018.
Prajapati et al. (2018) décrivent les avantages d'un réacteur ultrasonique Hielscher pour la désulfuration oxydative assistée par ultrasons (DAOU). L'UAOD est devenue une technologie alternative viable à l'hydrotraitement traditionnel, qui se heurte à des coûts d'investissement et d'exploitation importants en raison des équipements d'hydrodésulfuration à haute pression et haute température, des chaudières, des usines d'hydrogène et des unités de récupération du soufre. La désulfuration oxydative assistée par ultrasons permet de réaliser le processus d'élimination en profondeur du soufre dans des conditions beaucoup plus douces, plus rapides, plus sûres et beaucoup plus économiques.
Le procédé de désulfuration oxydative assistée par ultrasons (UAOD) a été appliqué au carburant diesel et aux charges d'alimentation de produits pétroliers contenant des composés modèles du soufre (benzothiophène, dibenzothiophène et diméthyldibenzothiophène). L'influence de la quantité d'oxydant, du volume de solvant pour l'étape d'extraction, du temps et de la température du traitement par ultrasons (UIP1000hdT20 kHz, 750 W, fonctionnant à 40 %). En utilisant les conditions optimisées pour l'UAOD, l'élimination du soufre jusqu'à 99 % a été obtenue pour les composés modèles dans les charges d'alimentation des produits pétroliers en utilisant une proportion molaire pour le H₂la₂Acide acétique:soufre de 64:300:1, après 9min de traitement par ultrasons à 90ºC, suivi d'une extraction au méthanol (rapport solvant et huile optimisé de 0,36). En utilisant la même quantité de réactif et 9 minutes d'ultrasons, l'élimination du soufre était supérieure à 75% pour les échantillons de gazole.
L'importance des grandes amplitudes ultrasonores
L'intensification par ultrasons de la désulfuration oxydative à l'échelle commerciale du pétrole brut nécessite l'utilisation d'un processeur à ultrasons à débit continu de taille industrielle capable de maintenir des amplitudes de vibration élevées d'environ 80 – 100 micronss. Les amplitudes sont directement liées à l'intensité des forces de cisaillement générées par les cavitations ultrasonores et doivent être maintenues à un niveau suffisamment élevé pour que le mélange soit efficace.
Les expériences réalisées par Prajapati et al. montrent que l'ultrasonisation améliore la réaction de désulfuration. L'efficacité de désulfuration était d'environ 93,2 %. lors de l'application d'ultrasons de haute performance.

Shayegan et al (2013) : Elimination du soufre du gazole par un procédé d'oxydation catalytique assisté par ultrasons et étude des conditions optimales de ce procédé. Korean Journal of Chemical Engineering 30(9), septembre 2013. 1751-1759.
Le procédé de désulfuration par oxydation assistée par ultrasons (UAOD) a été appliqué pour réduire les composés soufrés du gazole contenant divers types de soufre. La réglementation environnementale exige une désulfuration très profonde pour éliminer les composés soufrés. UAOD est une technologie prometteuse avec des coûts d'exploitation réduits, une sécurité accrue et une meilleure protection de l'environnement. Pour la première fois, l'agent de transfert de phase typique (bromure de tétraoctyl-ammonium) a été remplacé par l'isobutanol parce que l'utilisation de l'isobutanol est beaucoup plus économique que le TOAB et n'impose aucune contamination. La réaction a été effectuée au point optimal avec différentes températures, en une, deux et trois étapes, en étudiant l'effet de l'augmentation graduelle de H₂la₂ et TOAB à la place de l'isobutanol. La concentration totale de soufre dans la phase huileuse a été analysée selon la méthode ASTM-D3120. L'élimination la plus élevée d'environ 90 % du gazole contenant 9 500 mg/kg de soufre a été obtenue en trois étapes pendant 17 minutes de procédé à 62 ± 2 °C lorsque 180,3 mmol de H₂la₂ a été utilisé et l'extraction effectuée par le méthanol.

Akbari et al (2014) : Etude des variables de procédé et des effets d'intensification des ultrasons appliqués à la désulfuration oxydative du diesel modèle sur MoO₃/Al₂la₃ déclencheur. Ultrasons Sonochemistry 21(2), mars 2014. 692–705.
Un nouveau système sonocatalytique hétérogène composé d'un MoO₃/Al₂la₃ et H₂la₂ combiné à l'ultrasonisation a été étudié pour améliorer et accélérer l'oxydation des composés modèles soufrés du diesel, ce qui a entraîné une amélioration significative de l'efficacité du procédé. L'influence des ultrasons sur les propriétés, l'activité et la stabilité du catalyseur a été étudiée en détail au moyen des techniques GC-FID, PSD, SEM et BET. Au-dessus de 98 %, la conversion du DBT en diesel modèle contenant 1000 g de soufre a été obtenue par nouvelle désulfuration assistée par ultrasons à H₂la₂rapport molaire soufre/soufre de 3, température de 318 K et dosage du catalyseur de 30 g/L après 30 min de réaction, contrairement à la conversion de 55% obtenue lors du procédé silencieux. Cette amélioration a été considérablement influencée par les paramètres de fonctionnement et les propriétés du catalyseur. Les effets des principales variables du procédé ont été étudiés à l'aide d'une méthodologie de surface de réponse en procédé silencieux comparativement à l'ultrasonication. Les ultrasons ont fourni une bonne dispersion du catalyseur et de l'oxydant par rupture de la liaison hydrogène et désagglomération de ceux-ci dans la phase huileuse. Le dépôt d'impuretés sur la surface du catalyseur a provoqué une désactivation rapide lors d'expériences silencieuses, ce qui n'a entraîné que 5 % de l'oxydation du DBT après 6 cycles de réaction silencieuse par un catalyseur recyclé. Plus de 95% du DBT a été oxydé après 6 cycles assistés par ultrasons montrant une grande amélioration de la stabilité en nettoyant la surface pendant l'ultrasonication. Une réduction considérable de la taille des particules a également été observée après une sonication de 3 heures qui pourrait fournir une plus grande dispersion du catalyseur dans le combustible modèle.

Afzalinia et al (2016) : Procédé de désulfuration oxydative assistée par ultrasons d'un combustible liquide par l'acide phosphotungstique encapsulé dans un MOF à base de Zn(II) à fonction amine interpénétrée comme catalyseur. Ultrasons Sonochimie 2016
Dans ce travail, la désulfuration oxydative assistée par ultrasons (UAOD) de combustibles liquides réalisée avec un nouvel acide phosphotungstique hétérogène de type Keggin hautement dispersé (H₃IPL₁₂la₄₀(PTA) qui s'est encapsulé dans un MOF à fonction amino (TMU-17 -NH2). Le composite préparé présente une activité catalytique et une réutilisabilité élevées dans la désulfuration oxydative du combustible modèle. La désulfuration oxydative assistée par ultrasons (UAOD) est une nouvelle façon d'effectuer la réaction d'oxydation des composés contenant du soufre rapidement, économiquement, respectueuse de l'environnement et en toute sécurité, dans des conditions douces. Les ondes ultrasonores peuvent être utilisées comme un outil efficace pour réduire le temps de réaction et améliorer la performance du système de désulfuration oxydative. PTA@TMU-17-NH2 a pu être complètement désulfurée par 20 mg de catalyseur, rapport molaire O/S de 1:1 en présence de MeCN comme solvant d'extraction. Les résultats obtenus indiquent que les conversions de DBT en DBTO2 atteignent 98% après 15 min à température ambiante. Dans ce travail, nous avons préparé pour la première fois un composite TMU-17-NH2 et PTA/TMU-17-NH2 par irradiation ultrasonore et utilisé dans le procédé UAOD. Le catalyseur préparé présente une excellente réutilisabilité sans lessivage du PTA et sans perte d'activité.