અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સહાયથી ઓક્સિડેટિવ ડિસલ્ફરાઇઝેશન (UAODS)

કાચા તેલ, પેટ્રોલિયમ, ડીઝલ અને અન્ય ઇંધણ તેલોમાં રહેલાં સલ્ફરયુક્ત સંયોજનોમાં સલ્ફાઇડ્સ, થાયોલ્સ, થાયોફીન્સ, પ્રતિસ્થાપિત બેન્ઝો- અને ડાઇબેન્ઝોથાયોફીન્સ (BTs અને DBTs), બેન્ઝોનેફ્થોથાયોફીન (BNT) અને ઘણાં વધુ જટિલ અણુઓનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં સંઘનિત થાયોફીન્સ સૌથી સામાન્ય સ્વરૂપો છે. આજના કડક પર્યાવરણીય નિયમો અને અતિ-ઓછા સલ્ફરવાળા ડીઝલ (ULSD, 10ppm સલ્ફર)નાં નિર્દેશોનું પાલન કરવા માટે જરૂરી ઓક્સિડેટિવ ઊંડા ડિસલ્ફરાઇઝેશનની પ્રક્રિયામાં Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરો સહાય કરે છે.

ઓક્સિડેટિવ ડિસલ્ફરાઇઝેશન (ODS)

હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ વડે ઓક્સિડેટિવ ડિસલ્ફરાઇઝેશન અને ત્યારબાદ દ્રાવક નિષ્કર્ષણ એ ઇંધણ તેલોમાં કાર્બનિક સલ્ફર સંયોજનોની માત્રા ઘટાડવા માટેની બે તબક્કાવાળી ઊંડા ડિસલ્ફરાઇઝેશનની તકનીક છે. પ્રવાહી–પ્રવાહી પ્રાવસ્થા પ્રણાલીઓમાં પ્રાવસ્થા-સ્થાનાંતરણ પ્રતિક્રિયાની ગતિ અને દ્રવણના દર સુધારવા માટે બંને તબક્કે Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરોનો ઉપયોગ થાય છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સહાયથી ઓક્સિડેટિવ ડિસલ્ફરાઇઝેશનનો પ્રવાહચિત્ર – 2 તબક્કા

અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સહાયથી ઓક્સિડેટિવ ડિસલ્ફરાઇઝેશનના પ્રથમ તબક્કે, ઇંધણ તેલોમાં હાજર સલ્ફરયુક્ત અણુઓનું હળવી પરિસ્થિતિઓમાં પસંદગીપૂર્વક તેમના અનુરૂપ સલ્ફોક્સાઇડ્સ અથવા સલ્ફોન્સમાં ઓક્સિડેશન કરવા માટે હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડનો ઓક્સિડકારક તરીકે ઉપયોગ થાય છે, જેથી તેમની ધ્રુવીયતા વધવાની સાથે ધ્રુવીય દ્રાવકોમાં તેમની દ્રાવ્યતા વધે. આ તબક્કે, ધ્રુવીય જલીય પ્રાવસ્થા અને અધ્રુવીય કાર્બનિક પ્રાવસ્થાની પરસ્પર અદ્રાવ્યતા ઓક્સિડેટિવ ડિસલ્ફરાઇઝેશનની પ્રક્રિયામાં નોંધપાત્ર સમસ્યા છે, કારણ કે બંને પ્રાવસ્થાઓ માત્ર આંતરપૃષ્ઠ પર જ એકબીજા સાથે પ્રતિક્રિયા કરે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વિના, આ દ્વિપ્રાવસ્થાવાળી પ્રણાલીમાં તેના પરિણામે પ્રતિક્રિયાનો દર ઓછો રહે છે અને કાર્બનિક સલ્ફરનું રૂપાંતરણ ધીમું થાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિક ઇમલ્સિફિકેશન

તેલીય પ્રાવસ્થા અને જલીય પ્રાવસ્થાને મિશ્રિત કરીને સ્થિર મિક્સરમાં પંપ કરવામાં આવે છે, જેથી નિશ્ચિત કદમિતીય ગુણોત્તર ધરાવતું પ્રારંભિક ઇમલ્શન બને છે, જેને પછી અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ રિએક્ટરમાં મોકલવામાં આવે છે. ત્યાં અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન ઊંચું હાઇડ્રોલિક કર્તન ઉત્પન્ન કરે છે અને જલીય પ્રાવસ્થાને સબ-માઇક્રોન તથા નેનોકદનાં ટીપાંમાં વિભાજિત કરે છે. પ્રાવસ્થા સીમાનું વિશિષ્ટ સપાટી ક્ષેત્રફળ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના દરને અસર કરતું હોવાથી, ટીપાંના વ્યાસમાં થતો આ નોંધપાત્ર ઘટાડો પ્રતિક્રિયાની ગતિ સુધારે છે અને પ્રાવસ્થા-સ્થાનાંતરણ કારકોની જરૂરિયાત ઘટાડે છે અથવા દૂર કરે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ કરીને પેરોક્સાઇડની કદમિતીય ટકાવારી ઘટાડી શકાય છે, કારણ કે વધુ સૂક્ષ્મ ઇમલ્શનોને તેલીય પ્રાવસ્થા સાથે સમાન સંપર્ક સપાટી પૂરી પાડવા માટે ઓછા કદની જરૂર પડે છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સહાયથી ઓક્સિડેશન

અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન તીવ્ર સ્થાનિક ગરમી (~5000K), ઊંચાં દબાણો (~1000atm), ગરમ થવાના અને ઠંડા થવાના અત્યંત ઊંચા દર (>10⁹ K/sec) અને પ્રવાહીના જેટ પ્રવાહો (~1000 km/h) ઉત્પન્ન કરે છે. આ અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ વાતાવરણ તેલીય પ્રાવસ્થામાં રહેલાં થાયોફીન્સનું વધુ ઝડપથી અને વધુ સંપૂર્ણપણે વધુ ધ્રુવીય સલ્ફોક્સાઇડ અને સલ્ફોન્સમાં ઓક્સિડેશન કરે છે. ઉત્પ્રેરકો ઓક્સિડેશનની પ્રક્રિયાને વધુ સહાય કરી શકે છે, પરંતુ તેઓ આવશ્યક નથી. જલીય અને કાર્બનિક બંને પ્રવાહીઓમાં ઓગળવાની અનન્ય ક્ષમતા ધરાવતાં ચતુર્થક એમોનિયમ ક્ષારો જેવા ઉભયરાગી ઇમલ્શન ઉત્પ્રેરકો અથવા પ્રાવસ્થા-સ્થાનાંતરણ ઉત્પ્રેરકો (PTC) ઓક્સિડકારક સાથે સંકળાઈને તેને આંતરપૃષ્ઠ પ્રાવસ્થામાંથી પ્રતિક્રિયા પ્રાવસ્થામાં લઈ જાય છે અને આમ પ્રતિક્રિયાનો દર વધારે છે, એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. ડીઝલ ઇંધણો માટે ઓક્સિડેટિવ ડિસલ્ફરાઇઝેશનની કાર્યક્ષમતા વધારવા ફેન્ટનનું અભિકર્મક ઉમેરી શકાય છે અને તે સોનો-ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયા સાથે સારી સહક્રિયાત્મક અસર દર્શાવે છે.

પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ દ્વારા વધારેલું દ્રવ્ય સ્થાનાંતરણ

જ્યારે કાર્બનિક સલ્ફર સંયોજનો પ્રાવસ્થા સીમા પર પ્રતિક્રિયા કરે છે, ત્યારે સલ્ફોક્સાઇડ્સ અને સલ્ફોન્સ જલીય ટીપાંની સપાટી પર એકઠાં થાય છે અને અન્ય સલ્ફર સંયોજનોને જલીય પ્રાવસ્થામાં આંતરક્રિયા કરતાં અટકાવે છે. કેવિટેશનના જેટ પ્રવાહો અને ધ્વનિક પ્રવાહનથી થતું હાઇડ્રોલિક કર્તન પ્રક્ષુબ્ધ પ્રવાહ તથા ટીપાંની સપાટી તરફ અને ત્યાંથી બહાર દ્રવ્યનું વહન ઉત્પન્ન કરે છે અને વારંવાર ટીપાંનું એકત્રીકરણ તથા ત્યારબાદ નવાં ટીપાંનું નિર્માણ કરે છે. સમય સાથે ઓક્સિડેશન આગળ વધે તેમ, સોનિકેશન અભિકર્મકોના પરસ્પર સંપર્ક અને આંતરક્રિયાને મહત્તમ કરે છે.

સલ્ફોન્સનું પ્રાવસ્થા-સ્થાનાંતરણ નિષ્કર્ષણ

ઓક્સિડેશન અને જલીય પ્રાવસ્થા (H2O2)થી અલગ કર્યા પછી, બીજા તબક્કે એસિટોનાઇટ્રાઇલ જેવા ધ્રુવીય દ્રાવકનો ઉપયોગ કરીને સલ્ફોન્સનું નિષ્કર્ષણ કરી શકાય છે. સલ્ફોન્સ તેમની વધુ ધ્રુવીયતાને કારણે બંને પ્રાવસ્થાઓ વચ્ચેની પ્રાવસ્થા સીમા પર દ્રાવક પ્રાવસ્થામાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. પ્રથમ તબક્કાની જેમ જ, Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરો તેલીય પ્રાવસ્થામાં દ્રાવક પ્રાવસ્થાનું સૂક્ષ્મ કદવાળું પ્રક્ષુબ્ધ ઇમલ્શન બનાવીને પ્રવાહી–પ્રવાહી નિષ્કર્ષણને વેગ આપે છે. આ પ્રાવસ્થાઓ વચ્ચેની સંપર્ક સપાટી વધારે છે અને તેના પરિણામે નિષ્કર્ષણ થાય છે તથા દ્રાવકનો વપરાશ ઘટે છે.

પ્રયોગશાળા પરીક્ષણથી પાઇલટ સ્તર અને ઉત્પાદન સુધી

Hielscher Ultrasonics કોઈપણ સ્તરે આ તકનીકનું પરીક્ષણ કરવા, તેની ચકાસણી કરવા અને તેનો ઉપયોગ કરવા માટેનાં ઉપકરણો પૂરા પાડે છે. મૂળભૂત રીતે તે માત્ર 4 પગલાંમાં કરવામાં આવે છે.

1. તેલને H2O2 સાથે મિશ્રિત કરો અને સલ્ફર સંયોજનોનું ઓક્સિડેશન કરવા સોનિકેશન કરો
2. જલીય પ્રાવસ્થાને અલગ કરવા સેન્ટ્રિફ્યુજ કરો
3. તેલીય પ્રાવસ્થાને દ્રાવક સાથે મિશ્રિત કરો અને સલ્ફોન્સનું નિષ્કર્ષણ કરવા સોનિકેશન કરો
4. સલ્ફોન્સ ધરાવતી દ્રાવક પ્રાવસ્થાને અલગ કરવા સેન્ટ્રિફ્યુજ કરો

પ્રયોગશાળા સ્તરે, તમે વિભાવનાનું નિદર્શન કરવા અને પેરોક્સાઇડની સાંદ્રતા, પ્રક્રિયાનું તાપમાન, સોનિકેશનનો સમય અને તીવ્રતા તેમજ ઉત્પ્રેરક અથવા દ્રાવકનો વપરાશ જેવા મૂળભૂત પરિમાણોને સમાયોજિત કરવા UP200Ht નો ઉપયોગ કરી શકો છો.
બેન્ચ-ટોપ સ્તરે UIP1000hdT અથવા UIP2000hdT જેવા શક્તિશાળી સોનિકેટર 100 થી 1000L/hr (25 થી 250 gal/hr)ના પ્રવાહ દરે બંને તબક્કાઓનું સ્વતંત્ર રીતે અનુકરણ કરવા અને પ્રક્રિયા તથા સોનિકેશનનાં પરિમાણોને શ્રેષ્ઠ બનાવવા દે છે. Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણો પાઇલટ અથવા ઉત્પાદન સ્તરે પ્રક્રિયા કરવામાં આવતા વધુ મોટા કદ સુધી રેખીય રીતે વિસ્તરણ કરવા માટે રચાયેલાં છે. ઇંધણના શુદ્ધીકરણ સહિત મોટા જથ્થાની પ્રક્રિયાઓમાં Hielscher સંયંત્રો વિશ્વસનીય રીતે કાર્ય કરતાં હોવાનું સાબિત થયું છે. Hielscher સરળ સંકલન માટે અમારા અનેક ઉચ્ચ શક્તિવાળા 10kW અથવા 16kW ઉપકરણોને સમૂહોમાં જોડીને કન્ટેનરમાં ગોઠવેલી પ્રણાલીઓ બનાવે છે. જોખમી વાતાવરણની જરૂરિયાતો પૂરી કરતી રચનાઓ પણ ઉપલબ્ધ છે. નીચેનું કોષ્ટક પ્રક્રિયાના કદ અને ભલામણ કરેલાં ઉપકરણોનાં કદ દર્શાવે છે.

કાચા તેલોના ડિસલ્ફરાઇઝેશન માટે 192 kW ના ઉચ્ચ શક્તિવાળા સોનિકેટરો ધરાવતું સંયંત્ર