હાઇડ્રોડિસલ્ફરાઇઝેશનનો અલ્ટ્રાસોનિક વિકલ્પ

તેલ રિફાઇનરીઓમાં સલ્ફરયુક્ત ક્રૂડ તેલનો, એટલે કે કહેવાતા સાવર ક્રૂડનો, પુરવઠો વધી રહ્યો છે, જ્યારે તે જ સમયે પર્યાવરણીય નિયમો ગેસોલિનમાં સલ્ફરનું પ્રમાણ ઘટાડવા માટે દબાણ કરે છે. સાથે સાથે, જરૂરી હાઇડ્રોજનને કારણે પરંપરાગત હાઇડ્રોડિસલ્ફરાઇઝેશન (HDS)નો ખર્ચ વધી રહ્યો છે. ક્રૂડ તેલમાંથી સલ્ફર દૂર કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન ટ્રીટમેન્ટ એક અસરકારક વૈકલ્પિક પદ્ધતિ છે.

સોનિકેશનથી તેલમાં સલ્ફરના ધોરણોનું પાલન કરો

અશ્મિભૂત ઇંધણોમાં સલ્ફરનાં સંયોજનો હોય છે. અશ્મિભૂત ઇંધણોની કુદરતી રચના દરમિયાન સલ્ફર ધરાવતા જૈવિક પદાર્થોના વિઘટનથી આ સંયોજનો બને છે.

કાર, વિમાન અને દરિયાઈ જહાજો જેવાં વાહનો અથવા વીજમથકોમાં પેટ્રોલિયમ ઇંધણના દહનને કારણે સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ (SO2)નું ઉત્સર્જન થાય છે. આ જ સલ્ફર – ખૂબ ઓછી સાંદ્રતામાં પણ – પેટ્રોલિયમ રિફાઇનરીઓમાં અનુવર્તી ઉત્પ્રેરકીય રિફોર્મિંગમાં વપરાતા ઉમદા ધાતુના ઉત્પ્રેરકોને નુકસાન પહોંચાડે છે. તાજેતરના પર્યાવરણીય નિયમો અનુસાર અતિ-ઓછા સલ્ફરવાળા ડીઝલ (ULSD)નાં નિર્દિષ્ટ ધોરણોનું પાલન કરવા માટે અત્યંત ઊંડું ડિસલ્ફરાઇઝેશન જરૂરી છે.
 

ક્રૂડ તેલોના ડિસલ્ફરાઇઝેશન માટે 192 kWના ઉચ્ચ-શક્તિવાળા સોનિકેટર્સનું સ્થાપન

પૃષ્ઠભૂમિ – હાઇડ્રોડિસલ્ફરાઇઝેશન (HDS)

હાઇડ્રોડિસલ્ફરાઇઝેશન (HDS) પેટ્રોલિયમ ઉત્પાદનોમાંથી સલ્ફર દૂર કરવાની પ્રમાણભૂત ઉત્પ્રેરકીય પ્રક્રિયા છે. આ પ્રક્રિયામાં ક્રૂડ તેલના સલ્ફરયુક્ત અંશોને હાઇડ્રોજન અને ઉત્પ્રેરક સાથે ભેળવવામાં આવે છે, જેથી પ્રતિક્રિયા દ્વારા હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ બને છે. સામાન્ય રીતે, ઉત્પ્રેરકમાં કોબાલ્ટ અને મોલિબ્ડેનમથી સંસેચિત એલ્યુમિનાનો આધાર હોય છે. તેલના પુરવઠામાં સલ્ફરનું પ્રમાણ વધતું જાય તેમ ડિસલ્ફરાઇઝેશન માટે વધુ ઊંચા દબાણ અને વૈકલ્પિક ઉત્પ્રેરકો જરૂરી બને છે. મુશ્કેલીથી પ્રતિક્રિયા આપતાં એરોમેટિક સલ્ફર સંયોજનોને (દા.ત. 4,6-ડાઇમિથાઇલડાઇબેન્ઝોથાયોફીન) તેમની ઓછી પ્રતિક્રિયાશીલતાને કારણે હાઇડ્રોડિસલ્ફરાઇઝેશન દ્વારા દૂર કરી શકાતાં નથી.

અલ્ટ્રાસોનિક સહાયિત ડિસલ્ફરાઇઝેશન

હાઇડ્રોડિસલ્ફરાઇઝેશનનો એક વિકલ્પ અલ્ટ્રાસોનિક સહાયિત ડિસલ્ફરાઇઝેશન છે. પ્રવાહીઓને ઉચ્ચ તીવ્રતાવાળાં અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોના સંપર્કમાં લાવવાથી ધ્વનિજન્ય કેવિટેશન થાય છે. આમાં નાના શૂન્યાવકાશી (કેવિટેશન) પરપોટા રચાય છે અને ત્યારબાદ તીવ્રતાથી ધસી પડે છે. દરેક પરપોટાના તીવ્ર ધ્વંસથી સ્થાનિક સ્તરે અત્યંત તીવ્ર પરિસ્થિતિઓ સર્જાય છે:

• તાપમાન: 5000 Kelvin સુધી
• દબાણ: 2000 Atmospheres સુધી
• પ્રવાહીના જેટ: 1000km/hr. સુધી

આવી પરિસ્થિતિઓ વધુ સારા સૂક્ષ્મ-મિશ્રણ દ્વારા ઉત્પ્રેરકોની સપાટી પરની રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓને સુધારે છે. ખાસ કરીને, ઊંચાં સ્થાનિક તાપમાન ડિસલ્ફરાઇઝેશન પ્રક્રિયાની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાની ગતિકીને બદલે છે. આ અસરને કારણે વૈકલ્પિક – ઓછા ખર્ચાળ – ઉત્પ્રેરકો અથવા ડિસલ્ફરાઇઝેશનની વૈકલ્પિક રાસાયણિક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. Deshpande અને સહલેખકો (2004) ડીઝલ અને એસિટોનાઇટ્રાઇલની દ્વિચરણીય પ્રણાલીમાં સોડિયમ કાર્બોનેટ અને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડથી બનેલી ઓક્સિડેટિવ પ્રણાલીનો અભ્યાસ કરે છે. આ દ્વિચરણીય પ્રણાલી પર અલ્ટ્રાસોનિકેશન લાગુ કરવામાં આવ્યું હતું. આ અભ્યાસમાં ડીઝલના નમૂનાઓમાં DMDBTના પ્રમાણમાં 90%થી વધુ ઘટાડો પ્રાપ્ત થયો હતો.

ક્રૂડ તેલના ડિસલ્ફરાઇઝેશન માટે ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમ સોનિકેટર

Hielscher વિશ્વભરમાં ઉચ્ચ ક્ષમતાવાળા સોનિકેટર્સનો અગ્રણી પુરવઠાકર્તા છે. Hielscher દરેક ઉપકરણ દીઠ 16kW સુધીની શક્તિ ધરાવતા ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમ અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સની રચના અને ઉત્પાદન કરે છે, તેથી પ્લાન્ટના કદ અથવા પ્રક્રિયા ક્ષમતાની કોઈ મર્યાદા નથી. વધુ મોટા ઘનફળીય પ્રવાહોની પ્રક્રિયા માટે અનેક 16kW પ્રણાલીઓના સમૂહોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ઔદ્યોગિક ઇંધણ પ્રક્રિયામાં વધુ અલ્ટ્રાસોનિક ઊર્જાની જરૂર પડતી નથી. UIP1000hdT જેવા બેન્ચ-ટોપ સોનિકેટરનો ઉપયોગ કરીને ઊર્જાની વાસ્તવિક જરૂરિયાત નક્કી કરી શકાય છે. આવા બેન્ચ-ટોપ પરીક્ષણોનાં તમામ પરિણામોને સંપૂર્ણપણે રેખીય રીતે મોટા પાયે લાગુ કરી શકાય છે, જે ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનના પાયે અલ્ટ્રાસોનિક ડિસલ્ફરાઇઝેશન પ્રક્રિયા અમલમાં મૂકવાનું સરળ બનાવે છે.

જરૂર હોય તો, જોખમી વાતાવરણમાં સોનિકેશન માટે ATEX પ્રમાણિત અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ (દા.ત. UIP1000-Exd) ઉપલબ્ધ છે.

અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ખર્ચ

અલ્ટ્રાસોનિકેશન એક અસરકારક પ્રક્રિયા તકનીક છે. અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયાનો ખર્ચ મુખ્યત્વે અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણો માટેના રોકાણ, યુટિલિટી ખર્ચ અને જાળવણીને કારણે થાય છે. (જુઓ આલેખ) Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોની ઉત્કૃષ્ટ ઊર્જા કાર્યક્ષમતા યુટિલિટી ખર્ચ ઘટાડવામાં મદદ કરે છે.

સાહિત્ય

Deshpande, A., Bassi, A., Prakash, A. (2004): દ્વિચરણીય ડીઝલ-એસિટોનાઇટ્રાઇલ પ્રણાલીમાં 4,6-ડાઇમિથાઇલડાઇબેન્ઝોથાયોફીનનું અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-સહાયિત, બેઝ-ઉત્પ્રેરિત ઓક્સિડેશન; માં: Energy Fuels, 19 (1), 28 -34, 2005.

Mei H., Mei B.W., Yen T.F. (2003): અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સહાયિત ઓક્સિડેટિવ ડિસલ્ફરાઇઝેશન દ્વારા અતિ-ઓછા સલ્ફરવાળું ડીઝલ ઇંધણ મેળવવાની નવી પદ્ધતિ; માં: Fuel, ખંડ 82, અંક 4, March 2003, પૃષ્ઠો 405-414(10), 2003.